(57)【要約】【課題】目標トルクが急増する場合にも高い応答性及び高い効率を有する誘導機制御装置を提供する。【解決手段】磁束指令値φｄ＊を演算するトルク制御部１２と、磁束指令値φｄ＊に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を演算する励磁電流演算部１３と、目標トルクＴ＊及び磁束指令値φｄ＊に基づいてトルク電流指令値Ｉｑ＊を演算するトルク電流演算部１４と、目標トルクＴ＊が急増する可能性があるトルク急増予測状態であるか否かを判定するトルク急増予測部１１とを備える。トルク制御部１２は、トルク急増予測状態でない場合には、回転速度ωｒｅ及び目標トルクＴ＊に基づいて演算された実磁束指令値φｄｒ＊を磁束指令値φｄ＊とし、トルク急増予測状態である場合には、実磁束指令値φｄｒ＊よりも大きい予測磁束指令値φｄｐ＊を磁束指令値φｄ＊とする。【選択図】図２
2014027807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】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）
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８７７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】誘導機駆動装置の模式的ブロック図
【図２】誘導機制御装置の模式的ブロック図
【図３】誘導機の２次元直交座標系を示す図
【図４】回転速度と励磁磁束との関係を示すトルクマップ
【図５】トルク電流と励磁電流との関係を示す等トルクマップ
【図６】車両のシステム構成を模式的に示すブロック図
【図７】誘導機制御のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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）。
【００５２】
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）。
【００５３】
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）。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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）。
【００５７】
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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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。
【００６０】
〔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。
【００６１】
（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。
【００６２】
（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。
【００６３】
（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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
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。
【符号の説明】
【００６５】
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
【図１】
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【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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