JPS62247785A - Control method of induction motor for electric vehicle - Google Patents
Control method of induction motor for electric vehicleInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野〕
本発明は電気自動車用誘導モータの制御方法、特にモー
タ損失を最小にしながら誘導上〜りに与えられる一次電
流を制御する最適制御方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for controlling an induction motor for an electric vehicle, and in particular to an optimal control method for controlling the primary current applied to the induction motor while minimizing motor loss. It is.
［従来の技術］
有害な排出ガスを生じない無公害自動車として電気自動
車が研究されており、一部に既に実用化の段階となって
いる。[Prior Art] Electric vehicles are being researched as pollution-free vehicles that do not produce harmful exhaust gases, and some are already at the stage of practical application.
初期の電気自動車の駆動源としては制御が容易な直流モ
ータが用いられていたが、この直流モータはブラシその
他の保守が面倒であり、近年において電気自動車の駆動
源としては保守の容易なインバータ制御された誘導モー
タが用いられるようになってきた。In the early days, easy-to-control DC motors were used as the drive source for electric vehicles, but maintenance of brushes and other parts of these DC motors was troublesome, so in recent years, easy-to-maintain inverter control has been used as the drive source for electric vehicles. Induction motors have come into use.
周知のごとく、電気自動車に用いられるモータは通常の
産業用モータと異なりトルク制御され、必要なトルク制
御を行い自動車の操縦性能を安定化さゼるために、ベク
トル制御あるいは滑り周波数制御等によって誘導モータ
が制御されている。As is well known, motors used in electric vehicles are torque-controlled, unlike normal industrial motors, and in order to perform the necessary torque control and stabilize the vehicle's handling performance, the motors used in electric vehicles are guided by vector control, slip frequency control, etc. Motor is controlled.
［発明が解決しようとする問題点］
周知のごとく、誘導モータの出力トルクはモータ磁束と
トルク電流との積に比例し、必要なトルクを得るために
は前記モータ磁束とトルク電流のいずれかを変更して必
要な一次電流を誘導モータに与えれば良い。[Problems to be Solved by the Invention] As is well known, the output torque of an induction motor is proportional to the product of the motor magnetic flux and the torque current, and in order to obtain the necessary torque, either the motor magnetic flux or the torque current must be increased. All you have to do is change it to give the necessary primary current to the induction motor.
しかしながら、従来の装置においては、磁束−窓領域で
の制御が行われ、トルク電流を変更することによっての
み出力トルクを変えていた。However, in conventional devices, control is performed in the flux-window region, changing the output torque only by changing the torque current.
このような従来の制御方法によれば、制御工程を簡素化
することができるが、一方において、広範囲に変動する
トルクに対応して常にモータ損失を小さくすることがで
きないどう問題があった。According to such a conventional control method, the control process can be simplified, but on the other hand, there is a problem in that the motor loss cannot always be reduced in response to torque that fluctuates over a wide range.
すなわち、誘導モータのモータ損失は七−夕磁束による
磁束損失とトルク電流によるトルク電流損失の両者が存
在し、これらの両損失はそれぞれ設定されたモータ磁束
及びトルク電流に依存し、従来のどとくモータ磁束を一
定に保持している場合には、誘導モータの出力トルクに
よっては損失が著しく増大してしまうという問題があっ
た。In other words, the motor loss of an induction motor includes both magnetic flux loss due to Tanabata magnetic flux and torque current loss due to torque current, and both of these losses depend on the set motor magnetic flux and torque current, respectively. When the magnetic flux is held constant, there is a problem in that the loss increases significantly depending on the output torque of the induction motor.
特に、モータ磁束を一定にした制御の場合、通常は、前
記一定の磁束はモータ磁束を最大値に固定した領域とし
て設定され、到底広範囲の出力トルク領域において常に
最適な効率を得ることは不可能である。In particular, in the case of control with a constant motor magnetic flux, the constant magnetic flux is usually set as a region where the motor magnetic flux is fixed at the maximum value, and it is impossible to always obtain optimal efficiency over a wide range of output torque regions. It is.
このようなモータ損失の増大は電気自動車の消費電流を
増加させ、限られたバッテリ容量で走行できる距離を低
下させ、電気自動車の開発に大きな阻害要因となってい
た。Such an increase in motor loss increases the current consumption of electric vehicles and reduces the distance that they can travel with limited battery capacity, which has been a major impediment to the development of electric vehicles.
本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、そ
の目的は大きく変動する出力トルクの全範囲において常
に磁束損失とトルク電流損失の両者の総合モータ損失を
最小値にする最適制御方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to provide an optimal control method that always minimizes the total motor loss of both magnetic flux loss and torque current loss over the entire range of output torque that fluctuates widely. It is about providing.
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明は、従来のモータ磁
束一定制御とは異なり、モータ磁束とトルク電流の双方
を調整して一次電流を制御しており、まず必要な目標ト
ルク及びモータ回転数によって総合モータ損失が最小と
なる最適モータ磁束を演算し、次に、前記一次電流によ
るモータ磁束指令に対するモータ磁束の変化遅れが所定
値を超えない過渡モータ磁束指令値をモータ温度に応じ
て段階的に演算し、
この各段階の過渡モータ磁束とモータ回転数から、該過
渡モータ磁束の時に最もモータ損失の少なくなるモータ
出力トルクである過渡トルクを逆算し、該過渡トルク及
び段階的に演算される過渡モータ磁束に応じてモータ磁
束／トルク電流特性データから過渡トルク電流を演算し
、前記最適モータ磁束を得るまでの調整過渡時において
は、前記段階的に演算される過渡モータ磁束を得る磁化
電流と、前記過渡トルク電流と、から得られるモータ損
失を最小にする一次電流指令を誘導モータに供給し１、
過渡モータ磁束が前記最適モータ磁束に達した後には、
最適モータ磁束を得る磁化電流と、前記目標トルク及び
最適モータ磁束に応じて前記モータ磁束／トルク電流特
性に基づいて演算された最適トルク電流と、から得られ
るモータ損失を最小にする一次電流指令を誘導モータに
供給することとし、モータ磁束及びトルク電流の調整過
渡時である過渡トルク出力時並びに調整後の目標トルク
出ノＪ時のいずれのとさも常に最高効率となる一次電流
を誘導モータに供給することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention controls the primary current by adjusting both the motor magnetic flux and the torque current, unlike conventional motor magnetic flux constant control. , first calculate the optimal motor magnetic flux that minimizes the total motor loss based on the required target torque and motor rotation speed, and then calculate the transient motor magnetic flux in which the delay in motor magnetic flux change relative to the motor magnetic flux command due to the primary current does not exceed a predetermined value. The command value is calculated in stages according to the motor temperature, and from the transient motor magnetic flux and motor rotation speed at each stage, the transient torque, which is the motor output torque that causes the least motor loss at the time of the transient motor magnetic flux, is calculated backwards. A transient torque current is calculated from the motor magnetic flux/torque current characteristic data according to the transient torque and the transient motor magnetic flux calculated in stages, and during the adjustment transient, the stepwise calculation is performed until the optimum motor magnetic flux is obtained. supplying to the induction motor a primary current command that minimizes the motor loss obtained from the magnetizing current that obtains the transient motor magnetic flux and the transient torque current;
After the transient motor flux reaches the optimum motor flux,
A primary current command that minimizes motor loss obtained from a magnetizing current that obtains an optimal motor magnetic flux, and an optimal torque current that is calculated based on the motor magnetic flux/torque current characteristics according to the target torque and the optimal motor magnetic flux. The primary current is supplied to the induction motor to ensure the highest efficiency at all times, both during transient torque output during adjustment of motor magnetic flux and torque current, and during target torque output after adjustment. It is characterized by
［作用］
従って、本発明によれば、与えられた走行指令及び走行
条件から所定の演算式にて求められる目標トルクを得る
までのモータ磁束及びトルク電流の調整過渡時である過
渡トルク出力時並びに調整後の目標トルク出力時のいず
れの時も常に最高効率となる、すなわちモータ損失の最
も少なくなる一次電流を誘導上−夕に供給することがで
き、常にモータ温度に対応して全トルク領域及び周波数
領域において必要な消費電流を最小に制御する結果、電
気自動車の走行距離を著しく拡大することが可能となる
。[Operation] Therefore, according to the present invention, during the transient torque output, which is the time when the motor magnetic flux and torque current are adjusted until the target torque obtained from the given running command and running conditions is obtained by a predetermined calculation formula; It is possible to always supply the primary current with the highest efficiency, that is, with the least motor loss, at any time when outputting the target torque after adjustment, and it is always possible to supply the primary current with the lowest motor loss in the entire torque range and in response to the motor temperature. As a result of controlling the necessary current consumption to a minimum in the frequency domain, it becomes possible to significantly extend the driving distance of an electric vehicle.
［実施例］
以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明づ−る
。[Embodiments] Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第３図には誘導モータにおける理想的なベクトル図が示
されており、縦軸の磁化電流■。によって誘導モータの
モータ磁束Φが生じ、また横軸のトルク電流１１によっ
て前記モータ磁束Φどともにモータに１〜ルクＴを発生
させることができる。Figure 3 shows an ideal vector diagram for an induction motor, where the vertical axis is the magnetizing current ■. The motor magnetic flux Φ of the induction motor is generated, and the motor magnetic flux Φ and the torque current 11 on the horizontal axis can generate 1~Lk T in the motor.
従って、誘導モータには前記磁化電流Ｉ。とトルク電流
Ｉ□とのベクトル和である一次電流１１が供給されるこ
ととなる。Therefore, the magnetizing current I in the induction motor. A primary current 11 which is the vector sum of the torque current I□ and the torque current I□ is supplied.
従って、本発明において、従来と異なり、モータ磁束Φ
を変化した場合においても、これに見合うトルク電流１
１を設定することによって、必要な目標トルクＴ＊を得
ることが可能となる。Therefore, in the present invention, unlike the conventional case, the motor magnetic flux Φ
Even when changing the torque current 1 corresponding to this change,
By setting 1, it becomes possible to obtain the necessary target torque T*.
これにより、前記モータ磁束Φとトルク電流Ｉ□のそれ
ぞれによって定まる別個の損失をそれらの総合損失が最
小となるＪ：うな−送電流１１を任意に選択可能である
ことが理解される。From this, it is understood that it is possible to arbitrarily select the transmission current 11 that minimizes the total loss of the individual losses determined by the motor magnetic flux Φ and the torque current I□.
また、第３図において、定トルク線はモータコイルの抵
抗成分、インダクタンス成分による位相のずれを無視し
た理想的なトルク一定の特性を示しているが、実際には
、これら成分により、モータ磁束Φはトルク電流に対し
変化遅れを生じる。In addition, in Figure 3, the constant torque line shows the ideal characteristic of constant torque, ignoring the phase shift due to the resistance component and inductance component of the motor coil, but in reality, due to these components, the motor magnetic flux Φ causes a change delay with respect to the torque current.
従って、このモータ磁束が最適モータ磁束となるまでの
過渡時においては、モータ出力トルクは目標トルクＴ＊
に達しておらず、総合モータ損失を最小とすることもで
きない。Therefore, during the transition period until this motor magnetic flux reaches the optimum motor magnetic flux, the motor output torque is the target torque T*
The total motor loss cannot be minimized.
本発明においては、このような原理に基づき、まず必要
な目標トルクＴ＊を得るために最小のモータ損失となる
最適モータ磁束Φゝを求め、次に、前記最適モータ磁束
Φ１を得る磁化電流にてモータ磁束を調整する際に生じ
るモータ磁束の変化遅れを考慮し、変化遅れが所定値を
超えない程度の過渡モータ磁束指令値をモータ温度に応
じて段階的に演算し、この各段階の過渡モータ磁束Φ＊
、の時の最もモータ損失の少なくなる過渡トルク■ を
逆算し、該過渡トルクＴｔ及び段階的に演算されるモー
タ磁束Φ９、に応じて過渡トルク電流１１′を演算し、
前記最適モータ磁束を得るまでの調整過渡時においては
、前記過渡モータ磁束Φ＊１を得るための磁化電流と前
記過渡トルク電流Ｉニーの両者から決定される一次電流
１１を誘導モータに供給し、調整後過渡モータ磁束Φ＊
１が最適モータ磁束Φ１に達した俊は、最適モータ磁束
Φ９を得るための磁化電流と目標トルクＴ＊及び最適モ
ータ磁束Φ４に対応する最適トルク電流ＩＴ＊の両者か
ら決定される一次電流１１を誘導モータに供給すること
を特徴とする。In the present invention, based on such a principle, first, the optimum motor magnetic flux Φゝ that results in the minimum motor loss is determined in order to obtain the required target torque T*, and then the magnetizing current is determined to obtain the optimum motor magnetic flux Φ1. Taking into account the change delay in motor magnetic flux that occurs when adjusting the motor magnetic flux, the transient motor magnetic flux command value is calculated step by step according to the motor temperature so that the change delay does not exceed a predetermined value. Motor magnetic flux Φ＊
, and calculate the transient torque current 11' according to the transient torque Tt and the motor magnetic flux Φ9, which is calculated in stages.
During the adjustment transient period until the optimum motor magnetic flux is obtained, a primary current 11 determined from both the magnetizing current and the transient torque current I knee for obtaining the transient motor magnetic flux Φ*1 is supplied to the induction motor; Transient motor magnetic flux after adjustment Φ＊
1 reaches the optimal motor magnetic flux Φ1, Shun sets the primary current 11 determined from both the magnetizing current and target torque T* to obtain the optimal motor magnetic flux Φ9 and the optimal torque current IT* corresponding to the optimal motor magnetic flux Φ4. It is characterized by being supplied to an induction motor.
第４図は誘導モータの総合的な最小モータ損失を求める
ための磁束／損失特性であり、横軸にはモータ磁束Φそ
して縦軸にはモータ磁束とトルク電流の両者によって生
じる総合的なモータ損失ηが示されている。Figure 4 shows the magnetic flux/loss characteristics for determining the overall minimum motor loss of an induction motor. The horizontal axis shows the motor magnetic flux Φ, and the vertical axis shows the overall motor loss caused by both motor magnetic flux and torque current. η is shown.
第４図において、誘導モータの回転数は一定に保持され
、３本の特性はそれぞれモータの出力トルクをパラメー
タとし、図のごとくモータ出力トルクの大、中、及び小
の特性が図示されている。In Figure 4, the rotational speed of the induction motor is held constant, and the three characteristics each use the motor's output torque as a parameter, and the characteristics of large, medium, and small motor output torque are illustrated as shown in the figure. .
従って、第４図から、各特性の底値となる領域を結べば
、図の斜線を施したモータ損失最小領域を知ることが可
能となる。本図から、モータ出力トルクが小さくなるに
従い、モータ磁束が少ないところでモータ損失が最小に
なる傾向にあることが理解される。もちろん、第４図は
任意に定めた一定回転数における特性であり、電気自動
車に必要な全てのモータ回転数に対してこのような特性
を得ることが可能である。Therefore, from FIG. 4, by connecting the regions where the bottom values of each characteristic occur, it is possible to find the minimum motor loss region indicated by diagonal lines in the diagram. From this figure, it is understood that as the motor output torque decreases, the motor loss tends to be minimized where the motor magnetic flux is low. Of course, FIG. 4 shows the characteristics at an arbitrarily determined constant rotation speed, and it is possible to obtain such characteristics for all motor rotation speeds required for an electric vehicle.
第５図は前記第４図で説明した磁束／損失特性をモータ
回転数Ｎの各変化に応じて総合的なモータ損失が最小と
なるデータをマツプ上に示した図であり、モータ出力ト
ルクＴを得るために現在のモータ回転数Ｎによれば損失
最小のモータ磁束のをどの値に定めればよいかが明らか
となる。FIG. 5 is a map showing the magnetic flux/loss characteristics explained in FIG. According to the current motor rotational speed N, it becomes clear which value should be set for the motor magnetic flux with the minimum loss in order to obtain the following.
このような磁束／損失特性データはもらろん各誘導モー
タあるいは実装される電気自動車によって異なり、これ
らのデータは予め特定機種の電気自動車に対して実験又
は計算のいずれかによって決定することができ、このマ
ツプデータをモータ制御用の回路にＲＯＭその他の記憶
情報として任意に読出し可能に組込むことができる。Such magnetic flux/loss characteristic data naturally differs depending on each induction motor or electric vehicle to be installed, and these data can be determined in advance for a specific model of electric vehicle either by experiment or calculation. This map data can be readably incorporated into a motor control circuit as ROM or other stored information.
てして、以上のようにして最適モータ磁束Φゝが決定さ
れれば、前述した第３図の定トルク特性に基づいて最適
トルク電流Ｉ ＊を求めることが■
可能となり、このトルク電流Ｉ ＊の決定も予め■
定めたデータから容易に導き出づことができ、このよう
なデータも回路のＲＯＭ上に記録することができる。If the optimum motor magnetic flux Φゝ is determined as described above, it becomes possible to obtain the optimum torque current I* based on the constant torque characteristic shown in Fig. 3 mentioned above, and this torque current I* The determination of (1) can be easily derived from predetermined data, and such data can also be recorded on the ROM of the circuit.
第６図は所定のトルク電流１１を求めるためのマツプの
一例を示し、モータ磁束Φと七−全出力１ヘルクＴに応
じて求められるモータトルク電流１■が図示のごとさマ
ツプ上に表示され、このようなモーター〜ルク電流デー
タも前述したごとく回路のＲＯＭ上に任意に読出し可能
に記録可能である。FIG. 6 shows an example of a map for determining a predetermined torque current 11. The motor torque current 1■ determined according to the motor magnetic flux Φ and the total output 1 herk T is displayed on the map as shown. As described above, such motor torque current data can also be recorded on the ROM of the circuit so as to be readable as desired.
第１図には前述した本発明に係る制御方法を実際の電気
自動車用誘導モータ制御に用いた場合のフローヂャート
を示し、更に第１図の７０−ヂヤートを実行するための
制御回路が第２図に示されている。FIG. 1 shows a flowchart when the above-described control method according to the present invention is used to actually control an induction motor for an electric vehicle, and FIG. is shown.
第２図において、電気自動車の駆動源である誘導モータ
１０はインバータ制御されており、また前記インバータ
制御を行うために、ベクトル制御が用いられている。In FIG. 2, an induction motor 10, which is a drive source of an electric vehicle, is under inverter control, and vector control is used to perform the inverter control.
トルク演算装置１２は車両の走行指令及び走行条件に応
じて必要な目標トルクＴ＊を出力し、この目標トルクは
効率最適化回路１４に送られ、本発明の特徴的なモータ
磁束及びトルク電流の両者の演算が行われる。そして、
このようにして求められた最適モータ磁束Φ８とモータ
磁束の調整過渡時における変化特性に応じて過渡トルク
電流ｌｔ”から調整後の最適トルク電流Ｉビまで変化す
るトルク電流■、がベクトル制御のためにベクトル演算
回路１６に供給され、その出力がＰＷＭ制御回路１８に
よってインバータ主回路２０に供給され、前記誘導モー
タ１０の一次電流が制御される。The torque calculation device 12 outputs a necessary target torque T* according to the vehicle running command and running conditions, and this target torque is sent to the efficiency optimization circuit 14, which calculates the characteristic motor magnetic flux and torque current of the present invention. Both calculations are performed. and,
Due to vector control, the optimal motor magnetic flux Φ8 obtained in this way and the torque current ■, which changes from the transient torque current lt'' to the adjusted optimal torque current Ibi according to the change characteristics during the adjustment transient of the motor magnetic flux, are is supplied to the vector calculation circuit 16, the output of which is supplied to the inverter main circuit 20 by the PWM control circuit 18, and the primary current of the induction motor 10 is controlled.
前記誘導モータ１０の電流はバッテリ２２から前記イン
バータ主回路２０を介して供給されている。Current for the induction motor 10 is supplied from a battery 22 via the inverter main circuit 20 .
＝ １２ −
更に、前記バッテリ２２の電圧は電圧検出回路２４によ
り検出されまたインバータ主回路２ｏがら誘導モータ１
０に供給される電流が電流検出回路２６により検出され
、更に誘導モータ１ｏの回転数はパルスジェネレータ２
８により検出され、これら各検出信号がそれぞれ所望の
演算装置及び制御回路に供給されている。= 12 - Further, the voltage of the battery 22 is detected by a voltage detection circuit 24 and the voltage of the induction motor 1 is detected from the inverter main circuit 2o.
The current supplied to the induction motor 1o is detected by the current detection circuit 26, and the rotation speed of the induction motor 1o is detected by the pulse generator 2.
8, and each of these detection signals is supplied to a desired arithmetic unit and control circuit, respectively.
第１図において制御回路の初期化が行われると、本発明
によるモータ制御が実行され、ステップ１０１において
各種データの読込みが行われる。When the control circuit is initialized in FIG. 1, motor control according to the present invention is executed, and various data are read in step 101.
前記読込みデータは前後進スイッチ、アクセルセン勺、
アクセルスイッヂ、ブレーキセン勺及びブレーキスイッ
チからそれぞれ与えられる走行指令とモータ温度、イン
バータ温度、モータ回転数、バッテリ温度、バラブリ電
圧を含む走行条件の両゛考を含み、トルク演算装置１２
はこれらの走行指令及び走行条件に基づき必要な目標ト
ルクＴ＊を演算する（ステップ１０２．１０３＞。The read data is the forward/forward switch, accelerator switch,
The torque calculation device 12 includes consideration of both driving commands given from the accelerator switch, brake sensor and brake switch, and driving conditions including motor temperature, inverter temperature, motor rotation speed, battery temperature, and fluctuation voltage.
calculates the necessary target torque T* based on these travel commands and travel conditions (steps 102 and 103>).
実施例においてステップ１０３はバッテリ温度あるいは
インバータ温度による補正作用をを示し、温度上背時に
通常の場合ステップ１０２で求めた必要トルクを所定分
減算して目標トルクＴ＊を定める。In the embodiment, step 103 shows a correction effect based on battery temperature or inverter temperature, and when the temperature is high, the target torque T* is determined by subtracting a predetermined amount from the required torque obtained in step 102 in the normal case.
前記モータ走行指令及び走行条件における目標トルクの
設定は従来と同様に各？１気自動車に定められた特性デ
ータから演算され、第７図はこのような特性データの一
例を示す。The target torque settings for the motor running command and running conditions are the same as before. It is calculated from characteristic data determined for a 1-car car, and FIG. 7 shows an example of such characteristic data.
第７図において、横軸はモータ回転数Ｎを示し、正領域
は正転、イして負領域は逆転を示している。In FIG. 7, the horizontal axis indicates the motor rotation speed N, where a positive region indicates normal rotation, and a negative region indicates reverse rotation.
また、縦軸はモータ出力トルクＴを示す。Further, the vertical axis indicates the motor output torque T.
今電気自動車が停止している状態で警ま符号ａで示した
位置にあり、この状態で前進する場合にはアクセルが開
かれ、アクセル１００％の特性までモータ出力トルクが
ｂに向って急激に増加する。The electric car is now at the position indicated by the warning sign a when it is stopped, and when moving forward in this state, the accelerator is opened and the motor output torque suddenly increases toward b until the accelerator is 100% characteristic. To increase.
このモータ出力トルク発生にて電気自動車は発進し、太
い実線で示されるごとく、モータ回転数Ｎは順次増加し
、一定のモータ回転数すなわちＣ位置においてモータ出
力１〜ルクも順次ｄに向って減少する。ｄからアクセル
を戻すと一定のモータ回転数Ｎを保ちながらモータ出力
トルクＴもｅまで減少し、更にこのアクセル開度におい
てモータ回転数Ｎはｆに向って増加する。The electric vehicle starts with the generation of this motor output torque, and as shown by the thick solid line, the motor rotation speed N increases sequentially, and at a constant motor rotation speed, that is, at position C, the motor output 1 to torque also decreases sequentially toward d. do. When the accelerator is released from d, the motor output torque T also decreases to e while maintaining a constant motor rotation speed N, and furthermore, at this accelerator opening degree, the motor rotation speed N increases toward f.
ｆから自動車を停止する場合アクセルの戻しとブレーキ
の踏込みが行われ、モータ出力トルクＴは負領域に移行
し、ブレーキの踏込み状態で定まるｑにモータ出力トル
クＴが保持され、この状態は回生状態を示している。ブ
レーキの踏込みに応じ、モータ回転数Ｎは順次減少し、
ｈにて自動車は停止し、再び元の位置ａまで戻る。When stopping the car from f, the accelerator is released and the brake is depressed, and the motor output torque T shifts to the negative region, and the motor output torque T is maintained at q, which is determined by the brake depression state, and this state is a regeneration state. It shows. As the brake is depressed, the motor rotation speed N gradually decreases,
At h, the car stops and returns to its original position a.
このような第７図に示した特性は予め各電気自動車の機
種に応じて定められ、この特性データは第２図に示した
トルク演算装置１２のＲＯＭ等に書込まれており、前記
走行指令及び走行条件に応じて適宜この目標トルクＴ＊
が読出される。The characteristics shown in FIG. 7 are determined in advance according to the model of each electric vehicle, and this characteristic data is written in the ROM etc. of the torque calculation device 12 shown in FIG. and this target torque T* as appropriate depending on the driving conditions.
is read out.
前記目標トルクＴ＊はパルスジェネレータ２８から出力
されるモータ回転数、実施例においてはモータ周波数ｆ
ｍとともに効率最適化回路１４において総合的なモータ
損失を常に最小としつつ、モータ磁束を最適モータ磁束
Φ１までステップ状に増加させるための過度モータ磁束
指令Φ１、及びこの過渡モータ磁束に対応した最高効率
となるトルク電流ＩＱに変換される。この演算は第１図
のステップ１０４〜１０７において行われる。まず、ス
テップ１０４では目標トルクＴ９とモータ回転数Ｎ （
ｆｍ）から前述した第４あるいは第５図で示した磁束／
損失特性データに基づき全体的なモータ損失を最小とす
る最適モータ磁束Φ１が求められる。The target torque T* is the motor rotation speed output from the pulse generator 28, and in the embodiment, the motor frequency f
Together with m, the efficiency optimization circuit 14 sets a transient motor magnetic flux command Φ1 for increasing the motor magnetic flux stepwise to the optimum motor magnetic flux Φ1 while always minimizing the overall motor loss, and the highest efficiency corresponding to this transient motor magnetic flux. It is converted into torque current IQ as follows. This calculation is performed in steps 104-107 in FIG. First, in step 104, target torque T9 and motor rotation speed N (
fm) to the magnetic flux shown in Fig. 4 or 5 mentioned above/
The optimum motor magnetic flux Φ1 that minimizes the overall motor loss is determined based on the loss characteristic data.
そして、ステップ１０５において、前記求められた最適
モータ磁束Φ１を得るための磁化電流を供給した場合に
生じるモータ磁束の変化遅れを考慮して、モータ磁束指
令に対しての実際のモータ磁束の変化遅れが所定値を超
えない程麿の過渡モータ磁束指令値を段階的に演算する
。Then, in step 105, an actual motor magnetic flux change delay with respect to the motor magnetic flux command is taken into account, which occurs when a magnetizing current is supplied to obtain the obtained optimum motor magnetic flux Φ1. The transient motor magnetic flux command value is calculated step by step until it does not exceed a predetermined value.
前記過渡モータ磁束Φ＊、は、最適モータ磁束Φ８と現
在のモータ磁束Φ９ との差に応じた所定の演算式、
例えば
Φ＊、−Φ９ ＋Ｋ（Φ９−Φ９ ）・・・（１）
ｔ−１ｔ−１
にて導かれる。The transient motor magnetic flux Φ* is determined by a predetermined calculation formula according to the difference between the optimal motor magnetic flux Φ8 and the current motor magnetic flux Φ9,
For example, Φ*, -Φ9 +K (Φ9-Φ9)...(1)
It is guided at t-1t-1.
上記過渡モータ磁束Φ１′、を求めるための過渡項定数
には、誘導モータの回路時定数から定められ、主として
コイルの抵抗成分とインダクト成分とから決定される。The transient term constant for determining the above-mentioned transient motor magnetic flux Φ1' is determined from the circuit time constant of the induction motor, and is mainly determined from the resistance component and the inductance component of the coil.
従って、誘導モータの時定数が小さい、すなわちモータ
磁束の上昇に際して過渡的遅れが少ない場合は、定数Ｋ
を大きく設定し、また誘導モータの時定数が大きく、す
なわち磁束立上がり遅れが大きいモータに対しては、前
記定数径を小さく設定して過渡的なモータ磁束の上界を
ゆっくりと制御する。またステップ１０５においては、
最適モータ磁束Φ１と現在のモータ磁束Φ１ との差
が所定値以下となったときには、式（１）による演算を
止め、最適モータ磁束Φ９を指令するにうに制御されて
いる。Therefore, if the time constant of the induction motor is small, that is, there is little transient delay when the motor magnetic flux increases, then the constant K
For a motor with a large induction motor time constant, that is, a large magnetic flux rise delay, the constant diameter is set small to slowly control the upper bound of the transient motor magnetic flux. Also, in step 105,
When the difference between the optimum motor magnetic flux Φ1 and the current motor magnetic flux Φ1 becomes less than a predetermined value, the calculation according to equation (1) is stopped and the optimum motor magnetic flux Φ9 is commanded.
本発明において特徴的なことは、前記過渡項定数Ｋがモ
ータ温度によって変化することであり、この変化式は以
下の数式にて示される。A characteristic feature of the present invention is that the transient term constant K changes depending on the motor temperature, and this changing equation is expressed by the following equation.
に＝Ｋｏ（１＋αｔｍ）
すなわち、前式において、Ｋｏは基準温度における過渡
項定数であり、αは温度係数、そしてｔｍはモータ温度
を示す。=Ko(1+αtm) That is, in the above equation, Ko is a transient term constant at the reference temperature, α is the temperature coefficient, and tm represents the motor temperature.
本発明において、モータ温度ｔｍは誘導モータのステー
タ近傍に配置された温度検出素子によって検出され、モ
ータ温度を常に監視しながら、前記過渡項定数にの補正
が行われる。In the present invention, the motor temperature tm is detected by a temperature detection element placed near the stator of the induction motor, and the transient term constant is corrected while constantly monitoring the motor temperature.
周知のごとく、前述した過渡項定数にはモータ湿度ｔｍ
が増加すると誘導モータの時定数が小さくなることから
、前記過渡項定数Ｋを大きくするように補正が行われる
。As is well known, the transient term constant mentioned above includes the motor humidity tm.
Since the time constant of the induction motor becomes smaller as K increases, correction is performed to increase the transient term constant K.
また、反対に、モータ温度が低下した場合には、誘導モ
ータの時定数が大きくなるために、前記過渡項定数Ｋを
小さくするように補正が行われる。On the other hand, when the motor temperature decreases, the time constant of the induction motor increases, so correction is performed to decrease the transient term constant K.
従って、本発明によれば、モータ温度ｔｍの変化に拘ら
ず、常に最適の過渡制御が行われる。Therefore, according to the present invention, optimal transient control is always performed regardless of changes in motor temperature tm.
次にステップ１０６において、過渡モータ磁束Φ＊、及
びモータ回転数Ｎから第５図に示したマツプに基づき、
各段階の過渡モータ磁束Φ＊、におりる最も効率の良い
モータ出力トルク、（過渡トルクＴ１）を求める。Next, in step 106, based on the map shown in FIG. 5 from the transient motor magnetic flux Φ* and the motor rotation speed N,
The most efficient motor output torque (transient torque T1) at each stage of transient motor magnetic flux Φ* is determined.
そして、ステップ１０７においては、求められた過渡ト
ルクＴｔ及び過渡モータ磁束Φ８、がらモータ回転数Ｎ
を考慮し、更に前述した第３図あるいは第６図のデータ
に基づいて各段階の過渡モータ磁束Φ＊１に応じたトル
ク電流Ｉ（ｌが求められる。Then, in step 107, the obtained transient torque Tt and transient motor magnetic flux Φ8 are combined with the motor rotation speed N
In consideration of this, the torque current I(l) corresponding to the transient motor magnetic flux Φ*1 at each stage is determined based on the data shown in FIG. 3 or FIG. 6 described above.
以上のステップ１０４〜１０７までの演算は効率最適回
路１４にて、例えば数ｍ５ｅｃごとに常時繰り返し行わ
れており、従って、モータ磁束が最適モータ磁束Φ９に
達するまでの過渡時においてもモータ磁束指令値に追従
した変化遅れのない実際のモータ磁束が得られている。The above calculations from Steps 104 to 107 are constantly repeated in the efficiency optimization circuit 14, for example, every few m5ec. Therefore, the motor magnetic flux command value is The actual motor magnetic flux that follows the change without any delay is obtained.
従って効率最適化回路１４からは最適モータ磁束Φ１ま
でステップ状に増加する過渡上〜り磁束Φ□に対応して
定まるモータ損失を最小とするトルク電流Ｉ（ｌが常に
出力される。従って、トルク電流ＩＱもステップ状に変
化している。Therefore, the efficiency optimization circuit 14 always outputs the torque current I(l) that minimizes the motor loss determined in response to the transient magnetic flux Φ□ that increases stepwise up to the optimal motor magnetic flux Φ1. The current IQ also changes stepwise.
以上のようにして、過度モータ磁束Φ１とトルク電流Ｉ
ｑが定まると、次に本実施例においては、ベクトル制御
によってモータ電圧Ｖ１とモーター次周波数ｆ１との演
算をベクトル演算回路１６によって行う（ステップ１０
８）。As described above, transient motor magnetic flux Φ1 and torque current I
Once q is determined, in this embodiment, the vector calculation circuit 16 calculates the motor voltage V1 and the motor frequency f1 by vector control (step 10).
8).
前記ベクトル演算回路１６にはパルスジェネレータ２８
から与えられるモータ周波数ｆｍ、電流検出回路２６か
ら検出されたモータ電流１１そして、電圧検出回路２４
から検出されたバッテリ電圧Ｖ。が入力されており、こ
れらの検出信号と前記与えられた過度モータ磁束Φ１及
びトルク電流ＩＱによって所望のベクトル演算が行われ
る。ベクトル演算の結果はモータ電圧ｖ１としてＰＷＭ
制御回路１８に供給され、また滑り周波数Ｆｓが前記モ
ータ周波数ｆｍと加算されてモーター次周波数ｆ１とし
てＰＷＭ制御回路１８に供給される。The vector calculation circuit 16 includes a pulse generator 28.
motor frequency fm given by, motor current 11 detected from current detection circuit 26, and voltage detection circuit 24.
Battery voltage V detected from . are input, and a desired vector calculation is performed using these detection signals and the given transient motor magnetic flux Φ1 and torque current IQ. The result of vector calculation is PWM as motor voltage v1.
The slip frequency Fs is added to the motor frequency fm and is supplied to the PWM control circuit 18 as the motor next frequency f1.
前記ＰＷＭ制御回路１８は供給されたモータ電圧■１と
モーター次周波数ｆ１とからインバータ制御信号である
パルス信号Ｐをインバータ主回路２０に供給しくステッ
プ１０９）、インバータ主回路２０はこの与えられたパ
ルス信号Ｐに基づいてバッテリ２２の直流電力を必要な
交流電力に変換し誘導モータトロに所望の一次電流を供
給する。The PWM control circuit 18 supplies a pulse signal P, which is an inverter control signal, to the inverter main circuit 20 from the supplied motor voltage (1) and motor frequency f1 (step 109), and the inverter main circuit 20 receives this supplied pulse. Based on the signal P, the direct current power of the battery 22 is converted into necessary alternating current power, and the desired primary current is supplied to the induction motor.
すなわち、段階的に最適値まで増加される過渡モータ磁
束Φ１１を得る磁化電流と、各段階のモータ磁束に対応
してモータの総合損失を最小とするトルク電流Ｉ、とか
ら定まる一次Ｎ流が指令される。In other words, the primary N current determined from the magnetizing current that obtains the transient motor magnetic flux Φ11 that is increased step by step to the optimum value, and the torque current I that minimizes the total loss of the motor corresponding to the motor magnetic flux at each stage is commanded. be done.
従って、目標トルクＴ＊を得るための以上の一次電流制
御により、モータ磁束を変化遅れなく、モータ磁束指令
に追従させて、最適モータ磁束Φ１まで増加させること
ができ、広範囲に変動する目標トルク領域及びモータ回
転数領域において、常に最小の総合的モータ損失にて駆
動されることとなり、この結果、バッテリ２２の消耗を
著しく軽減することが可能となる。Therefore, through the above primary current control to obtain the target torque T*, the motor magnetic flux can be increased to the optimum motor magnetic flux Φ1 by following the motor magnetic flux command without delay, and the target torque range fluctuates over a wide range. In the motor rotation speed range, the motor is always driven with the minimum total motor loss, and as a result, consumption of the battery 22 can be significantly reduced.
［発明の効果］
以上のごとく、本発明によれば、誘導モータは定常時だ
ｔノでなくモータ磁束の調整過渡時においてもモータ温
度を考慮しながら常に最も効率良く制御された一次電流
にて駆動され、この結果、バラブリ充電走行距離を著し
く延長させ、電気自動車の行動範囲を拡大することが可
能となる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the induction motor is operated at the most efficiently controlled primary current, taking into account the motor temperature, not only during steady state but also during transient adjustment of the motor magnetic flux. As a result, it is possible to significantly extend the distance traveled by disjoint charging and expand the range of action of the electric vehicle.
前記走行距離の延長はバッテリの充電回数を減少させ、
メンテナンスの煩雑さを減すことから電気自動車の実用
化に極めて有用である。Extending the mileage reduces the number of times the battery needs to be charged,
It is extremely useful for the practical application of electric vehicles because it reduces the complexity of maintenance.
もちろん、走行距離の延長は必要な走行距離を短く設定
することによってバッテリ自体の小型化及び自動車重量
の減少をもたらすことができ、更にバッテリの小型化は
自動車のデザインの自由度を増大させる効果を生じる。Of course, extending the mileage can lead to the miniaturization of the battery itself and the reduction of the weight of the vehicle by setting the necessary mileage short, and miniaturization of the battery also has the effect of increasing the degree of freedom in the design of the vehicle. arise.
第１図は本発明に係る制御方法の好適な実施例を示すフ
ローチャート図、
第２図は第１図のフローヂャートを実行するための制御
回路図、
第３図は誘導モータにおけるモータ磁束Φとトルク電流
■■との関係を示す特性図、
第４図は回転数を一定としたときにモータ出力トルクを
パラメータとしたモータ磁束／損失特性図、
第５図及び第６図はそれぞれ本発明に用いられるモータ
磁束及びモータトルク電流のデータマツプ図、
第７図は本発明を用いた自動車走行状態を示す特性図で
ある。
１０ ・・・ 誘導モータ
１２ ・・・ トルク演算装置
１４ ・・・ 効率最適化回路
１６ ・・・ ベクトル演算回路
１８ ・・・ ＰＷＭ制御回路
２０ ・・・ インバータ主回路
２２ ・・・ バッテリ。Fig. 1 is a flowchart showing a preferred embodiment of the control method according to the present invention, Fig. 2 is a control circuit diagram for executing the flowchart of Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram showing motor magnetic flux Φ and torque in an induction motor. Figure 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the current FIG. 7 is a data map diagram of the motor magnetic flux and motor torque current that are generated. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the driving state of a vehicle using the present invention. 10... Induction motor 12... Torque calculation device 14... Efficiency optimization circuit 16... Vector calculation circuit 18... PWM control circuit 20... Inverter main circuit 22... Battery.
Claims (1)
要な目標トルクを求め、前記目標トルクが出力されるよ
うに誘導モータに所望の一次電流を供給する電気自動車
用誘導モータの制御方法において、 予め定められている磁束／損失特性データから前記目標
トルクとモータ回転数に応じてモータ損失が最小となる
最適モータ磁束を演算し、 次に、前記一次電流によるモータ磁束指令に対するモー
タ磁束の変化遅れが所定値を超えない過渡モータ磁束指
令値をモータ温度に応じて段階的に演算し、 この各段階の過渡モータ磁束とモータ回転数から、該過
渡モータ磁束の時に最もモータ損失の少なくなるモータ
出力トルクである過渡トルクを逆算し、 該過渡トルク及び段階的に演算される過渡モータ磁束に
応じてモータ磁束／トルク電流特性データから過渡トル
ク電流を演算し、 前記最適モータ磁束を得るまでの調整過渡時においては
、前記段階的に演算される過渡モータ磁束を得る磁化電
流と、前記過渡トルク電流と、から得られるモータ損失
を最小にする一次電流指令を誘導モータに供給し、 過渡モータ磁束が前記最適モータ磁束に達した後には、
最適モータ磁束を得る磁化電流と、前記目標トルク及び
最適モータ磁束に応じて前記モータ磁束／トルク電流特
性に基づいて演算された最適トルク電流と、から得られ
るモータ損失を最小にする一次電流指令を誘導モータに
供給することとし、 モータ磁束及びトルク電流の調整過渡時である過渡トル
ク出力時並びに調整後の目標トルク出力時のいずれのと
きも常に最高効率となる一次電流を誘導モータに供給す
ることを特徴とする電気自動車用誘導モータの制御方法
。(1) A method for controlling an induction motor for an electric vehicle, in which a target torque required for the induction motor is determined based on a travel command and travel conditions, and a desired primary current is supplied to the induction motor so that the target torque is output. The optimum motor magnetic flux that minimizes the motor loss is calculated according to the target torque and motor rotation speed from predetermined magnetic flux/loss characteristic data, and then the delay in motor magnetic flux change relative to the motor magnetic flux command due to the primary current is calculated. A transient motor magnetic flux command value that does not exceed a predetermined value is calculated in stages according to the motor temperature, and from the transient motor magnetic flux and motor rotation speed at each stage, the motor output that has the lowest motor loss at the time of the transient motor magnetic flux is calculated. Calculate the transient torque that is torque backwards, calculate the transient torque current from the motor magnetic flux/torque current characteristic data according to the transient torque and the transient motor magnetic flux that is calculated in stages, and adjust the transient torque until the optimum motor magnetic flux is obtained. In some cases, a primary current command is supplied to the induction motor to minimize the motor loss obtained from the magnetizing current for obtaining the transient motor magnetic flux calculated stepwise and the transient torque current, and the transient motor magnetic flux is After reaching the optimum motor flux,
A primary current command that minimizes motor loss obtained from a magnetizing current that obtains an optimal motor magnetic flux, and an optimal torque current that is calculated based on the motor magnetic flux/torque current characteristics according to the target torque and the optimal motor magnetic flux. The primary current must be supplied to the induction motor so that the primary current always has the highest efficiency, both during transient torque output during adjustment of motor magnetic flux and torque current, and during target torque output after adjustment. A method for controlling an induction motor for an electric vehicle, characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61090889A JP2623529B2 (en) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | Control method of induction motor for electric vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61090889A JP2623529B2 (en) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | Control method of induction motor for electric vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62247785A true JPS62247785A (en) | 1987-10-28 |
| JP2623529B2 JP2623529B2 (en) | 1997-06-25 |
Family
ID=14010986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61090889A Expired - Lifetime JP2623529B2 (en) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | Control method of induction motor for electric vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623529B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5262717A (en) * | 1991-04-16 | 1993-11-16 | Ontario Hydro | Method and apparatus for measuring electric motor efficiency and loading |
| WO2008037701A1 (en) * | 2006-09-25 | 2008-04-03 | Continental Automotive Gmbh | Method and controller for controlling an electric variable transmission |
| CN103151984A (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 现代自动车株式会社 | DC-DC converter system of an electric vehicle and control method thereof |
-
1986
- 1986-04-18 JP JP61090889A patent/JP2623529B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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| JP2013121313A (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Hyundai Motor Co Ltd | Dc-dc converter system of electric car and control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2623529B2 (en) | 1997-06-25 |
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