(57)【要約】【課題】トルク制御を行うモータ駆動装置において、過渡応答時のモータトルクの制御安定性が悪化するのを回避すること。【解決手段】モータ駆動装置（２００）は、交流モータを駆動する電力変換回路（２０４）と、電力変換回路を制御するコントローラ（２０３）と、を備え、コントローラは、交流モータに対する指令トルクに応じた指令電流を生成する指令電流演算部（２０６）と、交流モータに通電される電流を指令電流に調節するフィードバック制御を行う電流制御部（２０８）と、フィードバック制御に用いる制御ゲインを指令トルクに基づいて算出して電流制御部に設定する制御ゲイン設定部（２０７）と、を有する。制御ゲイン設定部は、指令トルクの絶対値が減少してから制御ゲインが切り替わるまでの時間が、指令トルクの絶対値が増加してから制御ゲインが切り替わるまでの時間よりも長くなるように制御する。【選択図】図２
2020065332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのトルク制御を行うモータ駆動装置であって、
前記モータを駆動する電力変換回路と、
前記電力変換回路を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記モータに対する指令トルクに応じた指令電流を生成する指令電流演算部と、
前記モータに通電される電流を前記指令電流に調節するフィードバック制御を行う電流制御部と、
前記フィードバック制御に用いる制御ゲインを前記指令トルクに基づいて算出して前記電流制御部に設定する制御ゲイン設定部と、を有し、
前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクの絶対値が減少してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間が、前記指令トルクの絶対値が増加してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間よりも長くなるように制御する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記指令トルクの絶対値がステップ状に変化することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクの絶対値が所定の閾値を跨って変化し、且つ、前記指令トルクの絶対値が減少してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間が、前記指令トルクの絶対値が増加してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間よりも長くなるように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクの絶対値が所定の閾値を跨って変化し、且つ、前記指令トルクの絶対値が減少するときは、モータトルクが過渡応答状態から定常状態に移行するまで前記制御ゲインの前回設定値を保持する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクの絶対値が所定の閾値を跨って変化し、且つ、前記指令トルクの絶対値が減少するときは、モータトルクが過渡応答状態から定常状態への移行時間を計時して、当該移行時間の経過後まで前記制御ゲインの前回設定値を保持する、
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクの絶対値が所定の閾値を跨って変化し、且つ、前記指令トルクの絶対値が減少するときは、モータトルクが過渡応答状態から定常状態への移行時間を所定の間隔でカウントし、当該移行時間の経過後のカウント値まで前記制御ゲインの前回設定値を保持する、
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクの絶対値からトルクレベル値を演算し、当該トルクレベル値の減少時と増加時の変化にヒステリシス特性をもたせ、前記トルクレベル値が減少してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間が、前記トルクレベル値が増加してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間よりも長くなるように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記制御ゲイン設定部は、前記制御ゲインが保存されたルックアップテーブルを有し、前記指令トルクの絶対値に基づいて前記ルックアップテーブルの引数を算出して前記ルックアップテーブルから前記制御ゲインを読み出す、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記制御ゲイン設定部は、前記制御ゲインが保存されたルックアップテーブルを有し、前記指令電流を前記ルックアップテーブルの引数として用いて前記ルックアップテーブルから前記制御ゲインを読み出す、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
モータのトルク制御を行うモータ駆動装置であって、
前記モータを駆動する電力変換回路と、
前記電力変換回路を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記モータに対する指令トルクに応じた指令電流を生成する指令電流演算部と、
前記モータに通電される電流を前記指令電流に調節するフィードバック制御を行う電流制御部と、
前記フィードバック制御に用いる制御ゲインを前記指令トルクに基づいて算出して前記電流制御部に設定する制御ゲイン設定部と、を有し、
前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクに対するフィルタ処理によって当該指令トルクの挙動をモータトルクの挙動に近づけて、フィルタ処理後の指令トルクに基づいて前記制御ゲインの切り替えを制御する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
前記モータ駆動装置によって駆動される前記モータと、
前記モータに連結された車軸と、
前記車軸に固定される車輪と、
前記モータ駆動装置の電源となる駆動用バッテリと、を備える、
ことを特徴とする電動車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ（電動機）を動作させるモータ駆動装置に関し、特にモータに通電される電流を指令電流に調節するフィードバック制御を行うモータ駆動装置、電動車両システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動装置の電流制御は、モータに通電される電流を検出し、検出電流を指令電流に調節するフィードバック制御で構築することができる。一般的なフィードバック制御では、検出電流と指令電流との差分に制御ゲインを乗算した結果に基づいて比例制御や積分制御が行われる。この制御ゲインの設定値によって、モータに通電される電流が指令電流に調節されるまでの時間、すなわち制御応答速度が調節されている。
【０００３】
フィードバック制御では、高い制御ゲインを設定することによって、制御の高速応答化を実現できる。しかしながら、制御状態によらずに高い制御ゲインを一律に設定すると、モータパラメータの設定誤差や電流、電圧の制約によっては制御が不安定状態に陥る可能性がある。
【０００４】
このことから、モータの制御状態に応じたフィードバック制御の制御ゲインの切り替え方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係る制御ゲインの切り替え方法では、位置制御を行うモータ駆動装置において、指令信号に基づいてモータの停止状態、加減速状態、一定速状態を判定し、判定した制御状態に応じて制御ゲインを切り替えている。
【０００５】
特許文献１に係る切り替え方法は、位置制御を行うモータ駆動装置に適用されているが、トルク制御を行うモータ駆動装置にも適用することができる。この場合、指令信号である指令トルクに基づいて、制御状態を判定して制御ゲインを切り替えるようにする。例えば、指令トルクの大きさに応じて制御状態を小トルク指令状態、中トルク指令状態、大トルク指令状態に区分し、指令トルクの大きさから制御状態に対応した制御ゲインに切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９３２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、トルク制御を行うモータ駆動装置の場合、低トルク域では高い制御ゲインが設定され、高トルク域では電圧や電流の制約を考慮して低い制御ゲインが設定される。ここで、異常を検知した場合等の特定の状況では、指令トルクを早期に０Ｎｍに設定する状況が想定される。この場合、特許文献１に記載の切り替え方法では、指令トルクの立上り時には指令トルクの大きさ（目標値）に応じた制御ゲインが設定されるが、指令トルクの立下り時には現在のトルクレベルに関わらず一律に０Ｎｍに対応した高い制御ゲインが設定される。このため、過渡応答時にモータトルクの振動、オーバーシュート、アンダーシュートが発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、その目的とするところは、過渡応答時のモータトルクの制御安定性が悪化するのを回避することができるモータ駆動装置、電動車両システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様のモータ駆動装置は、モータのトルク制御を行うモータ駆動装置であって、前記モータを駆動する電力変換回路と、前記電力変換回路を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記モータに対する指令トルクに応じた指令電流を生成する指令電流演算部と、前記モータに通電される電流を前記指令電流に調節するフィードバック制御を行う電流制御部と、前記フィードバック制御に用いる制御ゲインを前記指令トルクに基づいて算出して前記電流制御部に設定する制御ゲイン設定部と、を有し、前記制御ゲイン設定部は、前記指令トルクの絶対値が減少してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間が、前記指令トルクの絶対値が増加してから前記制御ゲインが切り替わるまでの時間よりも長くなるように制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、指令トルクの絶対値が減少してから制御ゲインが切り替わるまでの時間が、指令トルクの絶対値が増加してから制御ゲインが切り替わるまでの時間よりも長くなるため、指令トルクの絶対値の立上り時の制御ゲインを指令トルクの絶対値の立下り時にも適用することができる。よって、過渡応答時のモータトルクの振動、オーバーシュート、アンダーシュート等を抑えたモータトルクの安定動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】比較例の制御ゲインの切替動作の概念的な波形図。
【図２】第一の実施形態に係るモータ駆動装置の構成図。
【図３】第一の実施形態に係る電流制御部の構成図。
【図４】第一の実施形態に係る制御ゲイン設定部の構成図。
【図５】第一の実施形態に係るトルクレベル演算部の動作概念図。
【図６】第一の実施形態に係る制御ゲインＬＵＴの実装例。
【図７】第一の実施形態に係る設定時間制御部の動作を示すフローチャート。
【図８】第一の実施形態に係る制御ゲインの切替動作の概念的な波形図。
【図９】第二の実施形態に係るモータ駆動装置の構成図。
【図１０】第二の実施形態に係る電流制御部の構成図。
【図１１】第二の実施形態に係る制御ゲイン設定部の構成図。
【図１２】第四の実施形態に係る制御ゲインの切替動作の概念的な波形図。
【図１３】第五の実施形態に係る電動車両システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態に係る制御ゲインの切替動作を説明する前に、比較例に係る制御ゲインの切替動作について説明する。図１は、比較例に係る制御ゲインの切替動作の概念的な波形図である。
【００１３】
図１に示すように、比較例に係る制御ゲインの切替動作では、指令トルクτ＊が閾値τｔｈを跨ぐか否かに基づいて制御状態が判定される。指令トルクτ＊に基づいて制御状態が判定されると、状態判定と同時に制御ゲインωｃの切替が行われる。この場合、指令トルクτ＊が閾値τｔｈを上回ると判定されると、制御ゲインωｃとして低い制御ゲインωｃＬが設定され、指令トルクτ＊が閾値τｔｈを下回ると判定されると、制御ゲインωｃとして高い制御ゲインωｃＨが設定される。
【００１４】
「ｔ＝ｔｒ」において、指令トルクτ＊がステップ状に増加し、閾値τｔｈを跨って変化すると、制御ゲインωｃの設定は高い制御ゲインωｃＨから低い制御ゲインωｃＬに即時に切替わる。そのため、ｔｒ経過直後のモータトルクτの立上り期間では、制御ゲインωｃとして低い制御ゲインωｃＬが設定される。
【００１５】
その後「ｔ＝ｔｆ」において、指令トルクτ＊がステップ状に減少し、閾値τｔｈを跨って変化すると、制御ゲインωｃの設定は低い制御ゲインωｃＬから高い制御ゲインωｃＨに即時に切替わる。そのため、ｔｒ経過直後のモータトルクτの立下り期間では、制御ゲインωｃとして高い制御ゲインωｃＨが設定される。
【００１６】
このように、２値の指令トルクτ＊がステップ状に行き来する場合に、比較例に係る制御ゲインの切替動作では指令トルクτ＊の立上り時と立下り時に異なる制御ゲインが設定されてしまう。特に、図１に示す動作では、指令トルクτ＊の立下り時に高い制御ゲインωｃＨが設定されてしまうため、過渡応答時（立下り期間）にモータトルクの振動やアンダーシュート等が発生するおそれがある。ここでは、指令トルクτ＊がステップ状に変化する一例を示したが、指令トルクτ＊が急峻に変化する場合も同様な不具合が発生するおそれがある。そこで、本実施形態の制御ゲインの切替動作は、指令トルクτ＊の立上り時と立下り時に同一の制御ゲインを設定している。
【００１７】
[第一の実施形態]
以下、本実施形態に係る制御ゲインの切替動作を適用したモータ駆動装置２００について説明する。図２は、第一の実施形態に係るモータ駆動装置２００の構成図である。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態に係るモータ駆動装置２００は、交流モータ（モータ）２０１のトルク制御を行うものであり、交流モータ２０１を駆動する電力変換回路２０４と、電力変換回路２０４を制御するコントローラ２０３と、を備えている。交流モータ２０１には位置センサ２０２が設けられ、電力変換回路２０４には電流センサ２０５が設けられている。交流モータ２０１は、例えば３相ブラシレスＤＣモータである。また位置センサ２０２は、例えばエンコーダやレゾルバであり、回転子の回転に応じた信号を出力する。
【００１９】
コントローラ２０３は、ベクトル制御を基本構成としており、外部から指令トルクτ＊が入力され、三相指令電圧Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を電力変換回路２０４に出力する。電力変換回路２０４は、コントローラ２０３から出力される三相指令電圧Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づいて交流モータ２０１を駆動する。電流センサ２０５は、交流モータ２０１に通電される電流を検出して、検出電流値である三相実電流Ｉｕｃ、Ｉｖｃ、Ｉｗｃをコントローラ２０３にフィードバックする。
【００２０】
また、コントローラ２０３は、指令電流演算部２０６と、制御ゲイン設定部２０７と、電流制御部２０８と、ｄｑ／３相変換部２０９と、３相／ｄｑ変換部２１０と、回転子位置／モータ速度生成部２１１と、を備えている。なお、コントローラ２０３の各部は、各種処理を実行するプロセッサ、集積回路、メモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read  Only  Memory)、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の一つ又は複数の記録媒体で構成されている。以下の説明では、コントローラ２０３の各部が主体として各種処理を実行するように記載しているが、実際にはプロセッサがメモリ等と協働して各種処理を実行している。
【００２１】
指令電流演算部２０６は、交流モータ２０１に対する指令トルクτ＊に応じてｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊を演算して電流制御部２０８に出力する。指令電流演算部２０６は、例えば指令トルクτ＊にｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊とが対応付けられたルックアップテーブルで構成されている。
【００２２】
制御ゲイン設定部２０７は、フィードバック制御に用いる制御ゲインωｃを、指令トルクτ＊に基づいて算出して電流制御部２０８に設定する。この場合、制御ゲイン設定部２０７は、指令トルクτ＊に応じた制御ゲインωｃを、所定の設定時間を空けて電流制御部２０８に出力する。この制御ゲインωｃは、指令トルクτ＊に基づいて変化する可変制御ゲインである。なお、制御ゲイン設定部２０７の詳細構成については後述する。
【００２３】
電流制御部２０８は、交流モータ２０１に通電される電流を指令電流に調節するフィードバック制御を行うように構成されている。電流制御部２０８には、指令電流演算部２０６からｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊、制御ゲイン設定部２０７から制御ゲインωｃが入力される。また、電流制御部２０８には、電流センサ２０５から３相／ｄｑ変換部２１０を通じてｄ軸実電流Ｉｄｃ及びｑ軸実電流Ｉｑｃがフィードバックされ、位置センサ２０２から回転子位置／モータ速度生成部２１１を通じてモータ速度ω１がフィードバックされる。電流制御部２０８は、これら各部からの入力に基づいてｄ軸指令電圧Ｖｄ＊とｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を算出してｄｑ／３相変換部２０９に出力する。なお、電流制御部２０８の詳細構成については後述する。
【００２４】
ｄｑ/３相変換部２０９は、回転子位置／モータ速度生成部２１１から入力された回転子位置θｄｃに基づいて、電流制御部２０８から入力されたｄ軸指令電圧Ｖｄ＊とｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を三相指令電圧Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換する。この三相指令電圧Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊によって電力変換回路２０４を介して交流モータ２０１が駆動される。
【００２５】
３相/ｄｑ変換部２１０は、回転子位置／モータ速度生成部２１１から入力された回転子位置θｄｃに基づいて、電流センサ２０５で検出された三相実電流Ｉｕｃ、Ｉｖｃ、Ｉｗｃをｄ軸実電流Ｉｄｃとｑ軸実電流Ｉｑｃに変換する。
【００２６】
回転子位置/モータ速度生成部２１１は、交流モータ２０１に設けられた位置センサ２０２の出力信号から、モータ速度ω１と回転子位置θｄｃを生成する。
【００２７】
図３を参照して、電流制御部２０８の詳細構成について説明する。図３は、第一の実施形態に係る電流制御部２０８の構成図である。
【００２８】
図３に示すように、電流制御部２０８は、ｄ軸電流制御部３００と、ｑ軸電流制御部３０１と、を有している。ｄ軸電流制御部３００は、ＰＩ制御によって３相/ｄｑ変換部２１０（図２参照）から入力されたｄ軸実電流Ｉｄｃを、指令電流演算部２０６（図２参照）から入力されたｄ軸指令電流Ｉｄ＊に近づけるように制御する。ｑ軸電流制御部３０１は、ＰＩ制御によって３相/ｄｑ変換部２１０から入力されたｑ軸実電流Ｉｑｃを、指令電流演算部２０６から入力されたｑ軸指令電流Ｉｑ＊に近づけるように制御する。
【００２９】
ｄ軸電流制御部３００は、減算部３０２ａと、Ｐ（比例）制御部３０３ａと、Ｉ（積分）制御部３０４ａと、加算部３０５ａと、加算部３０６ａとを含んでいる。
【００３０】
減算部３０２ａでは、指令電流演算部２０６から入力されたｄ軸指令電流Ｉｄ＊と３相/ｄｑ変換部２１０から入力されたｄ軸実電流Ｉｄｃとから、以下の（１）式に基づいてｄ軸電流偏差ΔＩｄが算出される。
ΔＩｄ＝Ｉｄ＊−Ｉｄｃ・・・（１）
【００３１】
Ｐ制御部３０３ａは、制御ゲイン乗算部３０７ａと、制御ゲイン乗算部３０８ａとを含んでいる。制御ゲイン乗算部３０７ａには制御ゲイン設定部２０７（図２参照）から入力された可変制御ゲインωｃが設定され、制御ゲイン乗算部３０８ａにはｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄが設定されている。Ｐ制御部３０３ａでは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄ、可変制御ゲインωｃ、ｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄから、以下の（２）式に基づきｄ軸Ｐ制御出力ＶＰｄ＊が算出される。
ＶＰｄ＊＝ωｃ・ＫＰｄ・ΔＩｄ・・・（２）
なお、本実施形態では、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに対して制御ゲイン乗算部３０７ａにおいて可変制御ゲインωｃ、制御ゲイン乗算部３０８ａにおいて一定値であるｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄが乗算される。
【００３２】
Ｉ制御部３０４ａは、制御ゲイン乗算部３０９ａと、制御ゲイン乗算部３１０ａと、積分器３１１ａとを含んでいる。制御ゲイン乗算部３０９ａには制御ゲイン設定部２０７から入力された可変制御ゲインωｃが設定され、制御ゲイン乗算部３１０ａにはｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄが設定されている。Ｉ制御部３０４ａでは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄ、可変制御ゲインωｃ、ｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄから、以下の（３）式に基づきｄ軸Ｉ制御出力ＶＩｄ＊が算出される。
ＶＩｄ＊＝ωｃ・ＫＩｄ・∫ΔＩｄｄｔ・・・（３）
なお、本実施形態では、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに対して制御ゲイン乗算部３０９ａにおいて可変制御ゲインωｃ、制御ゲイン乗算部３１０ａにおいて一定値であるｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄが乗算され、積分器３１１ａにおいて積分が行われる。
【００３３】
加算部３０５ａでは、Ｐ制御部３０３ａから入力されたｄ軸Ｐ制御出力ＶＰｄ＊とＩ制御部３０４ａから入力されたｄ軸Ｉ制御出力ＶＩｄ＊が加算され、ｄ軸ＰＩ制御出力ＶＰＩｄ＊（＝ＶＰｄ＊＋ＶＩｄ＊）が出力される。
【００３４】
加算部３０６ａでは、加算部３０５ａから入力されたｄ軸ＰＩ制御出力ＶＰＩｄ＊と、ｄ軸非干渉制御出力ＶＤＥＣｄ＊が加算され、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊（＝ＶＰＩｄ＊＋ＶＤＥＣｄ＊）が出力される。ｄ軸非干渉制御出力ＶＤＥＣｄ＊は、モータ速度ω１、ｑ軸インダクタンスＬｑｃ、ｑ軸実電流Ｉｑｃによって、例えば以下の（４）式の演算から得ることができる。
ＶＤＥＣｄ＊＝−ω１・Ｌｑｃ・Ｉｑｃ・・・（４）
なお、本実施形態では、（４）式の演算にｑ軸実電流Ｉｑｃを用いているが、ｑ軸実電流Ｉｑｃの代わりとしてｑ軸指令電流Ｉｑ＊やｑ軸Ｉ制御出力ＶＩｑ＊を用いる構成としてもよい。
【００３５】
ｑ軸電流制御部３０１は、減算部３０２ｂと、Ｐ制御部３０３ｂと、Ｉ制御部３０４ｂと、加算部３０５ｂと、加算部３０６ｂとを含んでいる。
【００３６】
減算部３０２ｂでは、指令電流演算部２０６から入力されたｑ軸指令電流Ｉｑ＊と３相/ｄｑ変換部２１０から入力されたｑ軸実電流Ｉｑｃとから、以下の（５）式に基づいてｑ軸電流偏差ΔＩｑが算出される。
ΔＩｑ＝Ｉｑ＊−Ｉｑｃ・・・（５）
【００３７】
Ｐ制御部３０３ｂは、制御ゲイン乗算部３０７ｂと、制御ゲイン乗算部３０８ｂとを含んでいる。制御ゲイン乗算部３０７ｂには制御ゲイン設定部２０７から入力された可変制御ゲインωｃが設定され、制御ゲイン乗算部３０８ｂにはｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑが設定されている。Ｐ制御部３０３ｂでは、ｑ軸電流偏差ΔＩｑ、可変制御ゲインωｃ、ｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑから、以下の（６）式に基づきｑ軸Ｐ制御出力ＶＰｑ＊が算出される。
ＶＰｑ＊＝ωｃ・ＫＰｑ・ΔＩｑ・・・（６）
なお、本実施形態では、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに対して制御ゲイン乗算部３０７ｂにおいて可変制御ゲインωｃ、制御ゲイン乗算部３０８ｂにおいて一定値であるｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑが乗算される。
【００３８】
Ｉ制御部３０４ｂは、制御ゲイン乗算部３０９ｂと、制御ゲイン乗算部３１０ｂと、積分器３１１ｂとを含んでいる。制御ゲイン乗算部３０９ｂには制御ゲイン設定部２０７から入力された可変制御ゲインωｃが設定され、制御ゲイン乗算部３１０ｂにはｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑが設定されている。Ｉ制御部３０４ｂでは、ｑ軸電流偏差ΔＩｑ、可変制御ゲインωｃ、ｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑから、以下の（７）式に基づきｑ軸Ｉ制御出力ＶＩｑ＊が算出される。
ＶＩｑ＊＝ωｃ・ＫＩｑ・∫ΔＩｑｄｔ・・・（７）
なお、本実施形態では、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに対して制御ゲイン乗算部３０９ｂにおいて可変制御ゲインωｃ、制御ゲイン乗算部３１０ｂにおいて一定値であるｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑが乗算され、積分器３１１ｂにおいて積分が行われる。
【００３９】
加算部３０５ｂでは、Ｐ制御部３０３ｂから入力されたｑ軸Ｐ制御出力ＶＰｑ＊とＩ制御部３０４ｂから入力されたｑ軸Ｉ制御出力ＶＩｑ＊が加算され、ｑ軸ＰＩ制御出力ＶＰＩｑ＊（＝ＶＰｑ＊＋ＶＩｑ＊）が出力される。
【００４０】
加算部３０６ｂでは、加算部３０５ｂから入力されたｑ軸ＰＩ制御出力ＶＰＩｑ＊と、ｑ軸非干渉制御出力ＶＤＥＣｑ＊が加算され、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊（＝ＶＰＩｑ＊＋ＶＤＥＣｑ＊）が出力される。ｑ軸非干渉制御出力ＶＤＥＣｑ＊は、モータ速度ω１、ｄ軸インダクタンスＬｄｃ、ｄ軸実電流Ｉｄｃ、誘起電圧定数ＫＥｃから、例えば以下の（８）式の演算から得ることができる。
ＶＤＥＣｑ＊＝ω１・Ｌｄｃ・Ｉｄｃ＋ω１・ＫＥｃ・・・（８）
なお、本実施形態では、（８）式の演算にｄ軸実電流Ｉｄｃを用いているが、ｄ軸実電流Ｉｄｃの代わりとしてｄ軸指令電流Ｉｄ＊やｄ軸Ｉ制御出力ＶＩｄ＊を用いる構成としてもよい。
【００４１】
以上のように、電流制御部２０８は、Ｐ制御部３０３ａ、３０３ｂ、Ｉ制御部３０４ａ、３０４ｂに、指令トルクτ＊に基づいて変化する制御ゲインωｃを設定して、制御状態に応じて制御応答速度を切替可能なモータ駆動装置を構成している。
【００４２】
図４から図６を参照して、制御ゲイン設定部２０７の詳細構成について説明する。図４は、第一の実施形態に係る制御ゲイン設定部２０７の構成図である。図５は、第一の実施形態に係るトルクレベル演算部４０１の動作概念図である。図６は、第一の実施形態に係る制御ゲインＬＵＴ４０２の実装例である。
【００４３】
図４に示すように、制御ゲイン設定部２０７は、絶対値演算部４００と、トルクレベル演算部４０１と、制御ゲインＬＵＴ４０２と、設定時間制御部４０３とを含んでいる。
【００４４】
絶対値演算部４００は、入力される指令トルクτ＊の絶対値｜τ＊｜を出力する。この処理により、指令トルクτ＊の符号が無視され、力行時と回生時の動作が同様に扱われる。
【００４５】
トルクレベル演算部４０１は、指令トルクの絶対値｜τ＊｜を所定のトルクレベル値Ｌτに変換する。ここで、指令トルクの絶対値｜τ＊｜からトルクレベル値への変換処理について説明する。図５は、トルクレベル演算部４０１において、０から｜τ３｜の範囲で変化する指令トルクの絶対値｜τ＊｜を、Ｌτ１、Ｌτ２、Ｌτ３の３段階のトルクレベル値Ｌτに変換する場合の動作例を示している。
【００４６】
図５に示すように、トルクレベル演算部４０１にヒステリシス特性を適用する場合は、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が増加するときと減少するときで動作が異なる。指令トルクの絶対値｜τ＊｜が増加する場合は、｜τ１｜＋Δτ１でトルクレベル値がＬτ１からＬτ２に変化し、｜τ２｜＋Δτ２でトルクレベル値がＬτ２からＬτ３に変化する。一方、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が減少する場合は、｜τ１｜−Δτ１でトルクレベル値がＬτ２からＬτ１に変化し、｜τ２｜−Δτ２でトルクレベル値がＬτ３からＬτ２に変化する。
【００４７】
このように、トルクレベル演算部４０１は、指令トルクの絶対値が減少するときと増加するときのトルクレベル値Ｌτの変化にヒステリシス特性をもたせている。これにより、トルクレベル値Ｌτが変化する閾値（｜τ１｜、｜τ２｜）付近でのトルクレベル値Ｌτの頻繁な変化を抑えて、トルクレベル値Ｌτの切替動作を安定にすることができる。
【００４８】
なお、本実施形態のトルクレベル演算部４０１は、指令トルクの絶対値｜τ＊｜を３段階のトルクレベル値Ｌτに変換したが、３段階より少ない段階数、もしくは３段階より多い段階数で変換してもよい。
【００４９】
また、本実施形態のトルクレベル演算部４０１は、すべての閾値（｜τ１｜、｜τ２｜）、すなわち全ての段階のトルクレベル値Ｌτの変化に対してヒステリシス特性を適用したが、この構成に限定されない。トルクレベル演算部４０１は、一部の段階のトルクレベル値Ｌτの変化のみにヒステリシス特性を適用する、もしくは全ての段階のトルクレベル値Ｌτの変化にヒステリシス特性を適用しないようにしてもよい。
【００５０】
制御ゲインＬＵＴ４０２は、トルクレベル値Ｌτに対応付けられて制御ゲインωｃｐｒｅが保存されたルックアップテーブルである。この制御ゲインωｃｐｒｅはルックアップテーブルの読出値であり、電流制御部２０８に適用される制御ゲインωｃとは区別している点に注意されたい。
【００５１】
例えば、制御ゲインＬＵＴ４０２は、トルクレベル演算部４０１で指令トルクの絶対値｜τ＊｜をＬτ１、Ｌτ２、Ｌτ３の３段階のトルクレベル値Ｌτに変換する場合、図６に示す形で実装される。このように、制御ゲイン設定部２０７は、指令トルクの絶対値｜τ＊｜に基づいて制御ゲインＬＵＴ４０２の引数であるトルクレベル値Ｌτを算出して、制御ゲインＬＵＴ４０２から制御ゲインωｃｐｒｅを読み出している。制御ゲインの設定にルックアップテーブルを用いることで、複雑な算出処理の代わりに簡易な参照処理によって、トルクレベルＬτから制御ゲインωｃｐｒｅを読み出すことが可能になっている。
【００５２】
本実施形態では、制御ゲインＬＵＴ４０２がトルクレベル値Ｌτのみを引数としたルックアップテーブルとなっているが、引数を追加して、より多次元のルックアップテーブルで構成してもよい。追加する引数としては、例えばモータ速度やキャリア周波数等が考えられる。
【００５３】
設定時間制御部４０３は、制御ゲインＬＵＴ４０２より読み出した制御ゲインωｃｐｒｅを電流制御部２０８に設定するまでの時間を、トルクレベル値Ｌτに基づいて制御する。トルクレベル値Ｌτが増加したときには即座に制御ゲインωｃｐｒｅが設定され、トルクレベル値Ｌτが減少したときにはトルクレベル値Ｌτが減少してから所定の保持時間Ｔｈの経過後に制御ゲインωｃｐｒｅが設定される。このように、制御ゲイン設定部２０７は、トルクレベル値Ｌτの増減によって、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が減少してから制御ゲインが切り替わるまでの時間が、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が増加してから制御ゲインが切り替わるまでの時間よりも長くなるように制御している。
【００５４】
図７及び図８を参照して、制御ゲインの切替動作について説明する。図７は、第一の実施形態に係る設定時間制御部４０３の動作を示すフローチャートである。図８は、第一の実施形態に係る制御ゲインの切替動作の概念的な波形図である。なお、図７のフローチャートは指令トルクτ＊が入力される度に処理が実施されるものとする。また、ここでは指令トルクτ＊がステップ状に変化する一例について説明するが、指令トルクτ＊が急峻に変化する場合も同様である。さらに、図８では、説明の便宜上、２つのトルクレベル値ＬτＬ、ＬτＨの間でトルクレベル値が変化する状態を示しているが、実際のトルクレベル値は複数段階で変化している。
【００５５】
先ず、「ｔ＝ｔｒ」の指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立上り開始時の動作フローについて説明する。指令トルクの絶対値｜τ＊｜がトルクレベル値Ｌτに変換されて、設定時間制御部４０３（図４参照）はトルクレベル値Ｌτが増加したか否かを判定する（ステップＳ１）。トルクレベル値Ｌτの増加は、例えば指令トルクの絶対値｜τ＊｜が閾値τｔｈを超えたか否かで判定される。「ｔ＝ｔｒ」で指令トルクの絶対値｜τ＊｜がステップ状に増加し、閾値τｔｈを跨って変化している。このため、トルクレベル値Ｌτがトルクレベル値ＬτＬからトルクレベル値ＬτＨに増加したと判定される。
【００５６】
設定時間制御部４０３は、トルクレベル値Ｌτが増加したと判定すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、許可信号Ｓｐに「１」を入力する（ステップＳ５）。「Ｓｐ＝１」は「制御ゲインＬＵＴ４０２（図４参照）から読み出した制御ゲインωｃｐｒｅを、制御ゲインωｃとして電流制御部２０８に即時に設定できる状態」であることを意味する。設定時間制御部４０３は、制御ゲインＬＵＴ４０２から読み出した制御ゲインωｃｐｒｅを制御ゲインωｃとして設定する（ステップＳ６）。ここでは、トルクレベル値ＬτＨに対応した制御ゲインωｃＬが電流制御部２０８に即時に設定される。そして、設定時間制御部４０３は、計時時間を「０」にリセットする（ステップＳ７）。指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立上り開始時はステップＳ１、Ｓ５−Ｓ７の処理が実施される。
【００５７】
次に、ｔｒ経過直後に指令トルクの絶対値｜τ＊｜が一定の値に維持される間の動作フローについて説明する。設定時間制御部４０３はトルクレベル値Ｌτが増加したか否か（ステップＳ１）、トルクレベル値Ｌτが減少したか否かを判定する（ステップＳ２）。トルクレベル値Ｌτの減少は、例えば指令トルクの絶対値｜τ＊｜が閾値τｔｈを下回ったか否かで判定される。ｔｒ経過直後には、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が閾値τｔｈを跨って変化していない。このため、トルクレベル値Ｌτがトルクレベル値ＬτＨから増加も減少もしていないと判定される。
【００５８】
設定時間制御部４０３は、トルクレベル値Ｌτが増加も減少していないと判定すると（ステップＳ１、Ｓ２でＮＯ）、許可信号Ｓｐに「１」が入力されているか否かを判定する（ステップＳ３）。許可信号Ｓｐに「１」が入力されていると（ステップＳ３でＹＥＳ）、設定時間制御部４０３は、制御ゲインＬＵＴ４０２から読み出した制御ゲインωｃｐｒｅを制御ゲインωｃとして設定する（ステップＳ１１）。ここでは、トルクレベル値ＬτＨに対応した制御ゲインωｃＬが電流制御部２０８に設定される。そして、設定時間制御部４０３は、計時時間を「０」にリセットする（ステップＳ１２）。ｔｒ経過直後に指令トルクの絶対値｜τ＊｜が一定の値に維持される間はステップＳ１−Ｓ３、Ｓ１１、Ｓ１２の処理が実施される。
【００５９】
次に、「ｔ＝ｔｆ」の指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立下り開始時の動作フローについて説明する。設定時間制御部４０３はトルクレベル値Ｌτが増加したか否か（ステップＳ１）、トルクレベル値Ｌτが減少したか否かを判定する（ステップＳ２）。「ｔ＝ｔｆ」で指令トルクの絶対値｜τ＊｜がステップ状に減少し、閾値τｔｈを跨って変化している。このため、トルクレベル値Ｌτがトルクレベル値ＬτＨからトルクレベル値ＬτＬに減少したと判定される。
【００６０】
設定時間制御部４０３は、トルクレベル値Ｌτが減少したと判定すると（ステップＳ１でＮＯ、ステップＳ２でＹＥＳ）、許可信号Ｓｐに「０」を入力する（ステップＳ８）。「Ｓｐ＝０」は「制御ゲインωｃの前回設定値を保持する状態」であることを意味する。設定時間制御部４０３は制御ゲインωｃの前回設定値を保持する（ステップＳ９）。ここでは、トルクレベル値ＬτＬとなるが、制御ゲインωｃには前回設定値である制御ゲインωｃＬが電流制御部２０８に設定される。そして、設定時間制御部４０３は、計時時間を「０」にリセットする（ステップＳ１０）。指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立下り開始時はステップＳ１、Ｓ２、Ｓ８−Ｓ１０の処理が実施される。
【００６１】
次に、ｔｆ経過直後に指令トルクの絶対値｜τ＊｜が一定の値に維持される間の動作フローについて説明する。設定時間制御部４０３はトルクレベル値Ｌτが増加したか否か（ステップＳ１）、トルクレベル値Ｌτが減少したか否かを判定する（ステップＳ２）。ｔｆ経過直後には、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が閾値τｔｈを跨って変化していない。このため、トルクレベル値Ｌτがトルクレベル値ＬτＬから増加も減少もしていないと判定される。
【００６２】
設定時間制御部４０３は、トルクレベル値Ｌτが増加も減少していないと判定すると（ステップＳ１、Ｓ２でＮＯ）、許可信号Ｓｐに「１」が入力されているか否かを判定する（ステップＳ３）。「ｔ＝ｔｆ」で許可信号Ｓｐに「０」が入力されているため（ステップＳ３でＮＯ）、設定時間制御部４０３は計時時間が所定の保持時間Ｔｈか否かを判定する（ステップＳ４）。ｔｆ経過直後で所定の保持時間Ｔｈを経過していない場合（ステップＳ４でＮＯ）、設定時間制御部４０３は制御ゲインωｃの前回設定値を保持する（ステップＳ１６）。ここでは、トルクレベル値ＬτＬとなるが、制御ゲインωｃには前回設定値である制御ゲインωｃＬが電流制御部２０８に設定される。そして、設定時間制御部４０３は時間計測を行う（ステップＳ１７）。
【００６３】
設定時間制御部４０３は、ｔｆ経過直後に所定の保持時間Ｔｈが経過するまで、ステップＳ１−Ｓ４、Ｓ１６、Ｓ１７の処理を繰り返す。すなわち、モータトルクの立下り期間である所定の保持時間Ｔｈが経過するまで制御ゲインωｃＬの設定が継続される。保持時間Ｔｈが経過するまで制御ゲインωｃを保持することで、指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立下り時の制御ゲインωｃの即時の切り替えを回避することができる。
【００６４】
ｔｆ経過直後に所定の保持時間Ｔｈが経過すると（ステップＳ４でＹＥＳ）、設定時間制御部４０３は許可信号Ｓｐに「１」を入力する（ステップＳ１３）。設定時間制御部４０３は、制御ゲインＬＵＴ４０２から読み出した制御ゲインωｃｐｒｅを制御ゲインωｃとして設定する（ステップＳ１４）。ここでは、トルクレベル値ＬτＬに対応した制御ゲインωｃＨが電流制御部２０８に設定される。そして、設定時間制御部４０３は、計時時間を「０」にリセットする（ステップＳ１５）。ｔｆ経過直後に指令トルクの絶対値｜τ＊｜が一定の値に維持される間はステップＳ１−Ｓ４、Ｓ１３−Ｓ１７の処理が実施される。
【００６５】
このように、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が増加する立上り時には、制御ゲインＬＵＴ４０２から算出した制御ゲインωｃｐｒｅが電流制御部２０８に即時に設定される。また、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が減少する立下り時には、制御ゲインＬＵＴ４０２から算出した制御ゲインωｃｐｒｅが電流制御部２０８に所定の保持時間Ｔｈだけ遅れて設定される。これにより、指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立上り時と立下り時に、電流制御部２０８に対して同一の制御ゲインωｃを設定することができる。
【００６６】
所定の保持時間Ｔｈは、コントローラ２０３によってモータトルクが過渡応答状態から定常状態となるまでの移行時間として推定された時間である。モータトルクを検出して状態を観測することは困難であるため、例えばｄ軸実電流Ｉｄｃとｑ軸実電流Ｉｑｃがそれぞれ、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊の９０％に到達するまでの時間を以下の（９）式より求め、保持時間Ｔｈとして設定してもよい。
Ｔｈ＝２．１９７／ωｃ・・・（９）
【００６７】
なお、保持時間Ｔｈは、モータトルクτが指令トルクτ＊に調節されるのに必要な時間を設定すればよく、（９）式にて求めた時間に限定されない。保持時間Ｔｈは、少なくとも指令トルクの絶対値｜τ＊｜が増加してから制御ゲインωｃが切り替わるまでの時間よりも、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が減少してから制御ゲインωｃが切り替わるまでの時間が長くなるような時間に設定されていればよい。例えば、保持時間Ｔｈとして設定される移行時間は、過渡応答状態から定常状態に完全に移行するまでの時間に限定されず、過渡応答状態から定常状態に移行したと見做せる時間でもよい。したがって、定常状態とは、モータトルクτの変化が略一定と見做せる状態であり、モータトルクτが略一定と見做せる程度に変化している状態を含んでいてもよい。したがって、保持時間Ｔｈは、（９）式で求めた時間よりも僅かに短く設定されてもよいし、僅かに長く設定されてもよい。
【００６８】
また、本実施形態では、制御ゲイン設定部２０７（設定時間制御部４０３）は、モータトルクが過渡応答状態から定常状態への移行時間を計時し、移行時間の経過後まで制御ゲインωｃの前回設定値を保持する構成にしたが、この構成に限定されない。制御ゲイン設定部２０７は、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が所定の閾値を跨って変化し、且つ、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が減少する時は、モータトルクが過渡応答状態から定常状態に移行するまで制御ゲインωｃの前回設定値を保持する構成であればよい。
【００６９】
例えば、制御ゲイン設定部２０７は、モータトルクが過渡応答状態から定常状態への移行時間を所定の間隔でカウントし、移行時間の経過後のカウント値まで制御ゲインωｃの前回設定値を保持する構成にしてもよい。これにより、移行時間を計時する場合と比較して、保持時間Ｔｈを長く設定することができる。例えば、移行時間が３．１ｍｓｅｃで、０．５ｍｓｅｃ毎にカウントする場合には、３．５ｍｓｅｃまで保持時間Ｔｈを延ばすことができる。
【００７０】
以上のように、第一の実施形態では、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が減少してから制御ゲインωｃが切り替わるまでの時間が、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が増加してから制御ゲインωｃが切り替わるまでの時間よりも長くなる。このため、指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立上り時の制御ゲインωｃを指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立下り時にも適用することができる。よって、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が急激に変化する際に、過渡応答時のモータトルクの振動、オーバーシュート、アンダーシュート等を抑えた安定動作を実現できる。また、本実施形態では、応答時間を直接指定する制御ゲインωｃが切り替わるため、本実施形態に係る切替動作をモータの種類に依らずに適用することができる。
【００７１】
[第二の実施形態]
続いて、図９から図１１を参照して、第二の実施形態に係るモータ駆動装置２００について説明する。図９は、第二の実施形態に係るモータ駆動装置２００の構成図である。図１０は、第二の実施形態に係る電流制御部９０１の構成図である。図１１は、第二の実施形態に係る制御ゲイン設定部９００の構成図である。なお、第二の実施形態に係るモータ駆動装置２００は、ｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄ、ｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄ、ｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑ、ｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑによって電流制御部９０１の制御応答速度を調節する点で第一の実施形態と相違している。したがって、第一の実施形態と同様な構成については説明を省略する。
【００７２】
図９に示すように、電流制御部９０１には、制御ゲインωｃの代わりに制御ゲイン設定部９００からｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄ、ｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄ、ｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑ、ｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑが入力される。上記の（２）式、（３）式、（６）式、（７）式からも明らかなように、電流制御部２０８の制御応答速度はｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄ、ｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄ、ｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑ、ｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑによっても調節できる。これら制御ゲインＫＰｄ、ＫＩｄ、ＫＰｑ、ＫＩｑは、例えば電流依存性を有するモータパラメータに基づいて切り替えられる。
【００７３】
図１０に示すように、電流制御部９０１には、制御ゲイン乗算部１０００ａ、１００１ａに一定値である制御ゲインωｃ、制御ゲイン乗算部１００２ａに可変値であるｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄ、制御ゲイン乗算部１００３ａに可変値であるｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄが設定されている。また、電流制御部９０１には、制御ゲイン乗算部１０００ｂ、１００１ｂに一定値である制御ゲインωｃ、制御ゲイン乗算部１００２ｂに可変値であるｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑ、制御ゲイン乗算部１００３ｂに可変値であるｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑが設定されている。このように、電流制御部９０１は、可変制御ゲインＫＰｄ、ＫＩｄ、ＫＰｑ、ＫＩｑを設定して、制御応答速度を切替可能なモータ駆動装置を構成している。
【００７４】
図１１に示すように、制御ゲイン設定部９００は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊に対応付けられてｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄｐｒｅ、ｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄｐｒｅ、ｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑｐｒｅ、ｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑｐｒｅが保存された制御ゲインＬＵＴ１１００を有している。制御ゲイン設定部９００は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊を制御ゲインＬＵＴ１１００の引数として、制御ゲインＬＵＴ１１００から制御ゲインＫＰｄｐｒｅ、ＫＩｄｐｒｅ、ＫＰｑｐｒｅ、ＫＩｑｐｒｅを読み出している。制御ゲインの設定にルックアップテーブルを用いることで、複雑な算出処理の代わりに簡易な参照処理によって、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊から制御ゲインＫＰｄｐｒｅ、ＫＩｄｐｒｅ、ＫＰｑｐｒｅ、ＫＩｑｐｒｅを読み出すことが可能になっている。なお、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊は、指令電流演算部２０６（図９参照）にて指令トルクτ＊に基づいて算出される。このことから、本実施形態では指令トルクτ＊に基づいて制御ゲインが切り替わる構成になっている。
【００７５】
本実施形態における制御ゲインの切替動作は、図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ６、Ｓ１１、Ｓ１４にて「ＫＰｄにＫＰｄｐｒｅを設定、ＫＩｄにＫＩｄｐｒｅを設定、ＫＰｑにＫＰｑｐｒｅを設定、ＫＩｑにＫＩｑｐｒｅを設定」の処理を行い、ステップＳ９、Ｓ１６にて「ＫＰｄ、ＫＩｄ、ＫＰｑ、ＫＩｑの前回設定値を保持」の処理を行うことで実現される。その他、保持時間Ｔｈの設定等は、第一の実施形態と同様である。
【００７６】
以上のように、第二の実施形態においても、過渡応答時のモータトルクの安定動作を実現でき、例えば電流に応じてモータ定数が変化するモータに有効である。なお、モータ定数とは、モータの使用に基づいて定められるパラメータであり、例えば、モータの抵抗値、インダクタンス、誘起電圧定数等である。
【００７７】
[第三の実施形態]
第三の実施形態として、第一の実施形態と第二の実施形態を組み合わせる構成としてもよい。すなわち、指令トルクτ＊に基づく制御ゲインωｃの切替と、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊とｑ軸指令電流Ｉｑ＊に基づくｄ軸Ｐ制御ゲインＫＰｄ、ｄ軸Ｉ制御ゲインＫＩｄ、ｑ軸Ｐ制御ゲインＫＰｑ、ｑ軸Ｉ制御ゲインＫＩｑの切替を併用する構成としてもよい。これにより、より精度の高い電流制御を行うことが可能になっている。第三の実施形態においても、過渡応答時のモータトルクの安定動作を実現することができる。
【００７８】
［第四の実施形態］
上記各実施形態の制御ゲイン設定部は、モータトルクが過渡応答状態から定常状態に移行するまでの移行時間（保持時間Ｔｈ）を計時して、移行時間が経過するまで制御ゲインの前回設定値を保持する構成にしたが、この構成に限定されない。フィルタ処理によって制御ゲインの切り替えを実施することも可能である。この場合、上記各実施形態のように、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が減少してから制御ゲインωｃが切り替わるまでの時間が、指令トルクの絶対値｜τ＊｜が増加してから制御ゲインωｃが切り替わるまでの時間よりも長くはならないが、指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立下り時に制御ゲインωｃの即時の切り替えを回避することが可能である。以下、図１２を参照して、第四の実施形態に係るモータ駆動装置について説明する。図１２は、第四の実施形態に係る制御ゲインの切替動作の概念的な波形図である。なお、第四の実施形態に係るモータ駆動装置は、フィルタ処理によって制御ゲインωｃの設定時間を制御する点で第一の実施形態と相違している。したがって、第一の実施形態と同様な構成については説明を省略する。
【００７９】
図１２に示すように、制御ゲイン設定部は、指令トルクτ＊のフィルタ処理によって当該指令トルクτ＊の挙動をモータトルク（実トルク）τの挙動に近づけて、指令トルクτ＊にモータトルク（実トルク）τの挙動を模擬させる。そして、制御ゲイン設定部は、フィルタ処理後の指令トルクτ＊ａに基づいて制御ゲインωｃを算出して電流制御部に設定する。この場合、指令トルクの絶対値｜τ＊ａ｜が閾値τｔｈを超えた時点で制御ゲインωｃとして制御ゲインωｃＬが設定され、指令トルクの絶対値｜τ＊ａ｜が閾値τｔｈを下回った時点で制御ゲインωｃとして制御ゲインωｃＨが設定される。このような構成でも、指令トルクの絶対値｜τ＊｜の立下り時に即時に制御ゲインωｃが切り替わることが抑えられ、過渡応答時のモータトルクの安定動作を実現できる。なお、フィルタ処理は、例えば、図４に示す制御ゲイン設定部２０７の一部をローパスフィルタに置き換えることで実現される。
【００８０】
[第五の実施形態]
次に、図１３を参照して、第五の実施形態に係る電動車両システムについて説明する。図１３は、第五の実施形態に係る電動車両システムの構成図である。なお、ここでは、第一の実施形態、第二の実施形態、第三の実施形態、第四の実施形態のいずれかのモータ駆動装置を搭載した電動車両システムの一例について説明する。
【００８１】
図１３に示すように、電動車両システム１２００は、車体に一対の車軸１２０１、１２０４が軸支されている。一方の車軸１２０１の両端には車輪１２０２と車輪１２０３が固定され、他方の車軸１２０４の両端には車輪１２０５と車輪１２０６が固定されている。一方の車軸１２０１には交流モータ２０１が連結されており、交流モータ２０１の回転動力は車軸１２０１を介して車輪１２０２と車輪１２０３に伝達される。モータ駆動装置２００は、駆動用バッテリ１２０７を電源とし、上位システムで生成された指令トルクτ＊を受け、交流モータ２０１を駆動する。
【００８２】
電動車両システム１２００のモータ駆動装置２００は、指令トルクτ＊の設定にある程度の勾配をもたせることが一般的である。しかしながら、モータ駆動装置２００は、異常検知時は指令トルクτ＊をステップ状に０Ｎｍに設定し、回復後に指令トルクτ＊をステップ状に元の設定値に戻す場合がある。また、車両がスリップしたときにも、モータ駆動装置２００は指令トルクτ＊を急峻に変化させる場合がある。これらの場合において、本実施形態に係る電動車両システム１２００では、モータ駆動装置２００によって運転状況に応じて適切な制御ゲインに切り替えられ、過渡応答時に発生するモータトルクの振動、オーバーシュート、アンダーシュート等を抑えることができる。
【００８３】
本実施形態は電動車両に関するものであるが、家電製品や鉄道等にモータ駆動装置２００を適用しても同様の効果が得られる。要するに、フィードバック型の電流制御を備えるモータ駆動装置を備えたものであれば、本開示の技術を同様に適用することが可能である。
【００８４】
なお、本開示の技術は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本開示の技術を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【００８５】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid  State  Drive）等の記憶装置、又はＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に記録することができる。
【００８６】
また、図面には制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
２００      モータ駆動装置
２０１      交流モータ（モータ）
２０３      コントローラ
２０４      電力変換回路
２０６      指令電流演算部
２０７      制御ゲイン設定部
２０８      電流制御部
４０１      トルクレベル演算部
４０２      制御ゲインＬＵＴ
４０３      設定時間制御部
９００      制御ゲイン設定部
９０１      電流制御部
１１００    制御ゲインＬＵＴ
１２００    電動車両システム
１２０１    車軸
１２０２    車輪
１２０３    車輪
１２０４    車軸
１２０５    車輪
１２０６    車輪
１２０７    駆動用バッテリ
【図１】
2020065332.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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