(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流誘導モータに電圧を供給して駆動するインバータと、
前記交流誘導モータの目標モータトルクに基づいて、前記インバータから出力される交流電圧の指令値を算出する指令値算出手段と、
前記交流電圧の指令値に基づいて、前記インバータを制御するインバータ制御手段と、
を備え、
前記交流誘導モータの目標モータトルクは、少なくとも捻り振動を抑制するために高速応答が要求される第１の目標モータトルク、および、前記第１の目標モータトルクよりも低速応答であって、遅延処理が施された第２の目標モータトルクを含み、
前記指令値算出手段は、前記目標モータトルクに基づいて、入力に対して電流応答性が遅い磁束電流指令値を算出するとともに、前記目標モータトルクおよび前記磁束電流指令値に基づいて、前記磁束電流指令値よりも電流応答性が速いトルク電流指令値を算出する、
モータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記指令値算出手段は、前記目標モータトルクに基づいて、前記磁束電流指令値よりも電流応答性が速いトルク電流指令値を算出し、算出したトルク電流指令値を前記磁束電流指令値に基づいて補正することにより、補正後のトルク電流指令値を算出する、
モータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置において、
前記磁束電流指令値および前記トルク電流指令値のうちの少なくとも一方の指令値と、電流指令値の最大値とに基づいて、リミッタ値を算出するリミッタ値算出手段と、
前記リミッタ値に基づいて、前記磁束電流指令値または前記トルク電流指令値を制限する電流指令値制限手段と、
をさらに備えるモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記指令値算出手段は、前記目標モータトルクが所定トルク以下の場合でも、前記磁束電流指令値を０より大きい所定値以上とする、
モータ制御装置。
【請求項５】
交流誘導モータの目標モータトルクに基づいて、インバータから出力される交流電圧の指令値を算出し、前記交流電圧の指令値に基づいて前記インバータを制御することによって、前記交流誘導モータを制御するモータ制御方法であって、
前記交流誘導モータの目標モータトルクは、少なくとも捻り振動を抑制するために高速応答が要求される第１の目標モータトルク、および、前記第１の目標モータトルクよりも低速応答であって、遅延処理が施された第２の目標モータトルクを含み、
前記目標モータトルクに基づいて前記交流電圧の指令値を算出する際に、前記目標モータトルクに基づいて、入力に対して電流応答性が遅い磁束電流指令値を算出するとともに、前記目標モータトルクおよび前記磁束電流指令値に基づいて、前記磁束電流指令値よりも電流応答性が速いトルク電流指令値を算出する、
モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置およびモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内藤治夫編著の「実用モータドライブ制御系設計とその実際」の１９１−２３０頁には、誘導電動機のステータに流す三相交流電流を電源角周波数（＝モータ電気角周波数＋すべり角周波数）に同期した直交二軸座標系に変換した磁束電流とトルク電流を調整することによってモータトルクを制御する誘導モータ用ベクトル制御が開示されている。すべり角周波数をトルク電流とロータ磁束の比率に比例するように制御する場合、磁束電流に遅れを伴って発生するロータ磁束と直交するトルク電流の積に誘導モータトルクは比例する。また、各軸は互いに干渉し合っているため、それぞれ独立して制御できるように干渉項を相殺する非干渉制御器を設けている。【０００３】
「実用モータドライブ制御系設計とその実際」に記載されている誘導モータを電気自動車に適用した場合、モータの出力軸からドライブシャフトを介して駆動輪へと至るトルクの伝達系がドライブシャフトをバネ要素としたねじれ共振系を構成する。このため、急発進時や急加速時等のようにアクセルペダルを急激に踏み込むと、この急激な出力トルクの増加によってねじれ共振系が共振し、車体振動が発生することがある。【０００４】
本発明は、捻り振動を抑制するためのモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを目的とする。【０００５】
一実施形態におけるモータ制御装置は、交流誘導モータに電圧を供給して駆動するインバータと、交流誘導モータの目標モータトルクに基づいて、インバータから出力される交流電圧の指令値を算出する指令値算出手段と、交流電圧の指令値に基づいて、インバータを制御するインバータ制御手段とを備える。交流誘導モータの目標モータトルクは、少なくとも捻り振動を抑制するために高速応答が要求される第１の目標モータトルク、および、第１の目標モータトルクよりも低速応答であって、遅延処理が施された第２の目標モータトルクを含む。指令値算出手段は、目標モータトルクに基づいて、入力に対して電流応答性が遅い磁束電流指令値を算出するとともに、目標モータトルクおよび磁束電流指令値に基づいて、磁束電流指令値よりも電流応答性が速いトルク電流指令値を算出する。【０００６】
本発明の実施形態については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、トルク応答改善演算器で行われる処理内容を説明するための図である。
【図３】図３は、トルク応答改善演算器の別の構成例を示す図である。
【図４】図４は、電流指令値演算器およびトルク応答改善演算器のさらに別の構成例を示す図である。
【図５】図５は、図１に示す第１の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。
【図６】図６は、図１に示す構成のうち、目標モータトルクをＴ１＊およびＴ２＊の２つに分けず、トルク応答改善演算器およびフィルタを設けない従来のモータ制御装置の制御結果を示す図である。
【図７】図７は、モータ制御装置を、界磁電流を流すための巻線がロータに巻かれている巻線界磁同期モータに適用した場合の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、図７に示す構成におけるトルク応答改善演算器で行われる処理内容を説明するための図である。
【図９】図９は、図７に示す構成におけるトルク応答改善演算器の別の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、図７に示す構成におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。
【図１１】図１１は、図７に示す構成のうち、目標モータトルクをＴ１＊およびＴ２＊の２つに分けず、トルク応答改善演算器およびフィルタを設けない従来のモータ制御装置の制御結果を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態におけるモータ制御装置の主要構成を示すブロック図であって、第１の実施形態の図２に対応するものである。
【図１３】図１３は、第２の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。
【図１４】図１４は、リミッタによって、トルク応答改善演算器から出力されるγ軸電流指令値ｉγｓ＊を上限値ｉγｓ_limで制限する場合の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、図４に示す構成に対して、リミッタを設けた場合の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態におけるモータ制御装置の主要構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、第３の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。
【図１８】図１８は、図４に示す構成に対して、下限リミッタを設けた場合の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、図９に示す巻線界磁同期モータの構成に対して、下限リミッタを設けた場合の構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、巻線界磁同期モータの別の構成に対して、下限リミッタを設けた場合の構成を示すブロック図である。
【図２１】図２１は、巻線界磁モータにおいて、トルク指令値Ｔ１＊がゼロまたはゼロ近傍であっても、遅い応答の界磁電流ｉｆ＊を所定量出力するようにした場合の制御結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。このモータ制御装置は、例えば、電気自動車に適用される。なお、電気自動車以外に、例えば、ハイブリッド自動車や、自動車以外のシステムに適用することも可能である。
【０００９】
モータ１は、三相交流誘導モータである。モータ制御装置が電気自動車に適用される場合、モータ１は車両の駆動源となる。
【００１０】
ＰＷＭ変換器６は、三相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づいて、三相電圧型インバータ３のスイッチング素子（ＩＧＢＴなど）のＰＷＭ＿Ｄｕｔｙ駆動信号Ｄｕｕ＊、Ｄｕｌ＊、Ｄｖｕ＊、Ｄｖｌ＊、Ｄｗｕ＊、Ｄｗｌ＊を生成する。
【００１１】
インバータ３は、ＰＷＭ変換器６によって生成される駆動信号に基づいて、直流電源２の直流電圧を交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、モータ１に供給する。直流電源２は、例えば積層型リチウムイオンバッテリである。
【００１２】
電流センサ４は、インバータ３からモータ１に供給される三相交流電流のうち、少なくとも２相の電流（例えば、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ）を検出する。検出された２相の電流ｉｕ、ｉｖは、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号ｉｕｓ、ｉｖｓに変換され、３相／γ−δ交流座標変換器１１に入力される。なお、電流センサ４を２相のみに取り付ける場合、残りの１相の電流ｉｗｓは、次式（１）により求めることができる。
【００１３】
【数１】
0005900656.tif 000002
【００１４】
磁極位置検出器５は、モータ１の回転子位置（角度）に応じたＡ相Ｂ相Ｚ相のパルスを出力し、パルスカウンタ８を通して回転子機械角度θｒｍが得られる。角速度演算器９は、回転子機械角度θｒｍを入力して、その時間変化率より、回転子機械角速度ωｒｍ、および回転子機械角速度ωｒｍにモータ極対数ｐを乗じた回転子電気角速度ωｒｅを求める。
【００１５】
γ−δ／３相交流座標変換器１２は、後述する電源角速度ωで回転する直交２軸直流座標系（γ−δ軸）から３相交流座標系（ＵＶＷ軸）への変換を行う。具体的には、γ軸電圧指令値（磁束電圧指令値）Ｖγｓ＊、δ軸電圧指令値（トルク電圧指令値）Ｖδｓ＊と、電源角速度ωを積分した電源角θを入力し、次式（２）による座標変換処理を行うことによって、ＵＶＷ各相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を算出し、出力する。ただし、式（２）中のθ’はθと同一である。
【００１６】
【数２】
0005900656.tif 000003
【００１７】
３相／γ−δ交流座標変換器１１は、３相交流座標系（ＵＶＷ軸）から直交２軸直流座標系（γ−δ軸）への変換を行なう。具体的には、Ｕ相電流ｉｕｓ、Ｖ相電流ｉｖｓ、Ｗ相電流iｗｓと、電源角速度ωを積分した電源角θを入力し、次式（３）より、γ軸電流（磁束電流）ｉγｓ、δ軸電流（トルク電流）ｉδｓを算出する。γ軸電流は、指令値に対する応答が遅く、δ軸電流は、γ軸電流に比べて指令値に対する応答が速い。
【００１８】
【数３】
0005900656.tif 000004
【００１９】
電流指令値演算器１３は、目標モータトルク、モータ回転数（機械角速度ωrm）、直流電源２のＤＣ電圧Ｖｄｃを入力し、γ軸電流指令値（磁束電流指令値）ｉγｓ＊＊、δ軸電流指令値（トルク電流指令値）ｉδｓ＊＊を算出する。γ軸電流指令値ｉγｓ＊＊およびδ軸電流指令値ｉδｓ＊＊は各々、目標モータトルク、モータ回転数（機械角速度ωｒｍ）、ＤＣ電圧Ｖｄｃと、γ軸電流指令値ｉγｓ＊＊、δ軸電流指令値ｉδｓ＊＊との関係を定めたマップデータを予めメモリに記憶させておき、このマップデータを参照することで求めることができる。
【００２０】
ここで、電流指令値演算器１３に入力される目標モータトルクは、フィルタ１９で時間遅れ処理が施された目標モータトルクＴ１＊と、目標モータトルクＴ２＊とを加算して得られるトルクである。目標モータトルクＴ１＊は、アクセル開度に応じて求められるトルク指令値であり、高速応答は必要とされない。目標モータトルクＴ２＊は、モータ１から駆動輪に至る駆動力伝達系（ドライブシャフト）の捻り振動を抑制するために高速応答が必要とされるトルク指令値である。
【００２１】
フィルタ１９は、アクセル開度に応じて定まる目標モータトルクＴ１＊の応答時間より少なくとも長い時間、目標モータトルクＴ１＊を遅らせて出力する。
【００２２】
非干渉制御器１７は、γ軸電流（磁束電流）ｉγｓ、δ軸電流（トルク電流）ｉδｓ、電源角周波数ωを入力して、γ−δ直交座標軸間の干渉電圧を相殺するために必要な非干渉電圧Ｖ＊γｓ_dcpl、Ｖ＊δｓ_dcplを次式（４）より算出する。
【００２３】
【数４】
0005900656.tif 000005
【００２４】
ただし、式（４）中のτはロータ磁束の時定数であり、電流応答の時定数に比べて非常に大きい値である。また、ｓはラプラス演算子である。
【００２５】
磁束電流制御器１５は、γ軸電流指令値（磁束電流指令値）ｉγｓ＊に、計測されたγ軸電流（磁束電流）ｉγｓを定常偏差なく所望の応答性で追従させる。また、トルク電流制御器１６は、δ軸電流指令値（トルク電流指令値）ｉδｓ＊に、計測されたδ軸電流（トルク電流）ｉδｓを定常偏差なく所望の応答性で追従させる。通常、非干渉制御器１７によるγ−δ直交座標軸間の干渉電圧を相殺する制御が理想的に機能すれば、１入力１出力の単純な制御対象特性となるので、簡単なＰＩフィードバック補償器で実現可能である。磁束電流制御器１５、トルク電流制御器１６の出力である各電圧指令値を、非干渉制御器１７の出力である非干渉電圧Ｖγｓ_dcpl、Ｖδｓ_dcplを用いて補正（加算）した値を、γ軸電圧指令値（磁束電圧指令値）Ｖγｓ＊、δ軸電圧指令値（トルク電圧指令値）Ｖδｓ＊とする。
【００２６】
すべり角周波数制御器１４は、γ軸電流（磁束電流）ｉγｓ、δ軸電流（トルク電流）ｉδｓを入力とし、次式（５）からすべり角速度ωｓｅを算出する。ただし、Ｒｒ、Ｌｒは誘導モータのパラメータであり、それぞれロータ抵抗、ロータ自己インダクタンスを示す。
【００２７】
【数５】
0005900656.tif 000006
【００２８】
回転子電気角速度ωreにすべり角速度ωｓｅを加算した値を電源角速度ωとする。このすべり角周波数制御を実施することで、誘導モータトルクは、γ軸電流（磁束電流）ｉγｓ、δ軸電流（トルク電流）iδｓの積に比例する。
【００２９】
トルク応答改善演算器１８が行う制御内容について、以下で説明する。
【００３０】
一般的な誘導モータのトルク式は、次式（６）で表される。ただし、式（６）のＫＴは、誘導モータのパラメータで決まる係数である。
【００３１】
【数６】
0005900656.tif 000007
【００３２】
ここで、すべり角周波数を式（５）で示すように制御することで、φ^δγ＝０とすることができる。従って、トルク式は、すべり角周波数制御によって式（７）として表すことができる。
【００３３】
【数７】
0005900656.tif 000008
【００３４】
同様に、ベクトル制御を行うことによって、トルク式を式（８）として扱うことも可能である。
【００３５】
【数８】
0005900656.tif 000009
【００３６】
簡単のため、以下では式（７）に基づいた説明を行うが、式（８）についても、同様の構成で同様の効果が得られる。
【００３７】
図２は、トルク応答改善演算器１８で行われる処理内容を説明するための図である。トルク応答改善演算器１８は、目標モータトルクＴ２＊と、遅い応答のγ軸電流指令値（磁束電流指令値）ｉγｓ＊＊を入力し、式（７）を変形して得られる式（９）によって、δ軸電流補正値iδｓ_T2を算出し、算出したδ軸電流補正値iδｓ_T2を、速い応答のδ軸電流指令値（トルク電流指令値）iδｓ＊＊に加算することによって、補正後のδ軸電流指令値（トルク電流指令値）iδｓ＊を算出する。なお、トルク応答改善演算器１８から出力されるγ軸電流指令値（磁束電流指令値）ｉγｓ＊は、トルク応答改善演算器１８に入力されるγ軸電流指令値（磁束電流指令値）ｉγｓ＊＊と同じである。
【００３８】
【数９】
0005900656.tif 000010
【００３９】
なお、図２において、Ｇｐ（ｓ）は、誘導モータ１を表し、Ｇｃ（ｓ）は、トルク応答改善演算器１８と誘導モータ１との間にある制御ブロックを表した制御モデルを表している。
【００４０】
図３は、トルク応答改善演算器１８の別の構成例を示す図である。図３に示す構成において、トルク応答改善演算器１８は、目標磁束演算器１８１と、磁束推定演算器１８２と、トルク電流補正部１８３とを備える。
【００４１】
目標磁束演算器１８１は、次式（１０）より、目標ロータ磁束φ＊γｒを求める。また、磁束推定演算器１８２は、次式（１１）より、ロータ磁束推定値φ＾γｒを求める。
【００４２】
【数１０】
0005900656.tif 000011
【００４３】
【数１１】
0005900656.tif 000012
【００４４】
トルク電流補正部１８３は、目標磁束演算器１８１によって求められた目標ロータ磁束φ＊γｒと磁束推定演算器１８２によって求められたロータ磁束推定値φ＾γｒとに基づいて、補正後のδ軸電流指令値（トルク電流指令値）ｉδｓ＊を求める。例えば、目標ロータ磁束φ＊γｒとロータ磁束推定値φ＾γｒとの比率をδ軸電流指令値ｉδｓ＊＊に乗算することによって、補正後のδ軸電流指令値ｉδｓ＊を求める。
【００４５】
なお、γ軸電流指令値ｉγｓ＊は、上限制限器１８４によってその上限が制限され、δ軸電流指令値ｉδｓ＊は上限制限器１８５によってその上限が制限される。
【００４６】
図４は、電流指令値演算器１３およびトルク応答改善演算器１８のさらに別の構成例を示す図である。図４において、電流指令値演算器１３は、目標モータトルクを入力し、γ軸電流指令値（磁束電流指令値）ｉγｓ＊を算出する。トルク応答改善演算器１８は、フィルタ１９で遅れ処理が施された目標モータトルクＴ１＊と、目標モータトルクＴ２＊とを加算して得られる目標モータトルク、および、γ軸電流指令値ｉγｓ＊を入力して、次式（１２）より、δ軸電流指令値ｉδｓ＊を求める。ただし、式（１２）のＫＴeは、誘導モータ１のパラメータで決まる係数である。
【００４７】
【数１２】
0005900656.tif 000013
【００４８】
図５は、図１に示す第１の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。図５（ａ）〜（ｊ）は、γ軸電流ｉγｓ、δ軸電流ｉδｓ、電流ベクトルＩｓ、γ軸電圧Ｖγｓ、δ軸電圧Ｖδｓ、フィードフォワードトルク指令値Ｔ１＊、フォードフォワードトルク実値Ｔ１、フィードバックトルク指令値Ｔ２＊、フィードバックトルクＴ２、全体トルクをそれぞれ表している。
【００４９】
本実施形態では、高速応答が必要なトルクＴ２＊に対しては遅れ要素なく高応答化処理を施すので（図５（ｈ）、（ｉ）参照）、所望のトルクを実現可能となる。また、高速応答が不必要なトルクＴ１＊に遅れを持たせることで、高速応答が必要なトルクＴ２＊に対して電流指令値が電流制限値（上限値）で制限され難くなる。ただし、電流制限値は、電流の許容最大値Ｉｓ_maxを元に、δ軸、γ軸の電流制限値が同じ値になるようにしている。
【００５０】
図６は、図１に示す構成のうち、目標モータトルクをＴ１＊およびＴ２＊の２つに分けず、トルク応答改善演算器１８およびフィルタ１９を設けない従来のモータ制御装置の制御結果を示す図である。図６（ａ）〜（ｊ）は、γ軸電流ｉγｓ、δ軸電流ｉδｓ、電流ベクトルＩｓ、γ軸電圧Ｖγｓ、δ軸電圧Ｖδｓ、フィードフォワードトルク指令値Ｔ１＊、フォードフォワードトルク実値Ｔ１、フィードバックトルク指令値Ｔ２＊、フィードバックトルクＴ２、全体トルクをそれぞれ表している。
【００５１】
γ軸磁束応答遅れを考慮してδ軸電流を算出するため、γ軸電流が小さい場合やトルク指令値が大きい場合、δ軸電流は電流制限値（上限値）で制限されやすい（図６（ｂ）参照）。δ軸電流が電流制限値で制限されることにより、フィードバックトルクＴ２が指令値Ｔ２＊に追従できず（図６（ｉ）参照）、トルク応答は目標値に対して緩やかな動作となる（図６（ｊ）参照）。よって、本来、車両のねじれ振動など、速い応答が必要なトルクＴ２に対してγ軸磁束遅れが影響して振動を抑制することができない（図６（ｉ）参照）。なお、ドライバのアクセル操作で決まるトルクＴ１は応答が遅くてもよく、目標値に対して緩やかな応答となるが問題はない（図６（ｇ）参照）。
【００５２】
なお、δ軸電流指令値またはその補正値を算出する際に用いるモータパラメータは動作条件によって変動するので、この変動を補償するためのパラメータ変動補償器を設けるようにしてもよい。
【００５３】
＜参考構成例＞
図７は、モータ制御装置を、界磁電流を流すための巻線がロータに巻かれている巻線界磁同期モータ１Ａに適用した場合の構成を示すブロック図である。図１に示す構成と同一の構成要素については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５４】
図７に示す構成が図１に示す構成と異なるのは、界磁電流制御器２０が追加されていること、および、すべり角周波数制御器１４が省かれていることである。図７に示すトルク応答改善演算器１８Ａは、図１に示すトルク応答改善演算器１８に対応し、ｄ軸電流制御器１５Ａおよびｑ軸電流制御器１６Ａはそれぞれ、図１に示す磁束電流制御器１５およびトルク電流制御器１６に対応している。また、３相／ｄ−ｑ交流座標変換器１１Ａおよびｄ−ｑ／３相交流座標変換器１２Ａはそれぞれ、図１に示す３相／γ−δ交流座標変換器１１およびγ−δ／３相交流座標変換器１２に対応している。
【００５５】
３相／ｄ−ｑ交流座標変換器１１Ａは、３相交流座標系（ＵＶＷ軸）から直交２軸直流座標系（ｄ−ｑ軸）への変換を行なう。ｄ−ｑ／３相交流座標変換器１２Ａは、直交２軸直流座標系（ｄ−ｑ軸）から３相交流座標系（ＵＶＷ軸）への変換を行う。
【００５６】
ｄ軸電流制御器１５Ａは、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に、計測されたｄ軸電流ｉｄを定常偏差なく所望の応答性で追従させる。また、ｑ軸電流制御器１６Ａは、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に、計測されたｑ軸電流ｉｑを定常偏差なく所望の応答性で追従させる。界磁電流制御器２０は、界磁電流指令値ｉｆ＊に、計測された界磁電流ｉｆを定常偏差なく所望の応答性で追従させる。
【００５７】
トルク応答改善演算器１８Ａが行う制御内容について、以下で説明する。
【００５８】
一般的な突極型の巻線界磁モータのトルク式は、次式（１３）で表される。ただし、Ｍは相互インダクタンス、Ｌｄはｄ軸自己インダクタンス、Ｌｑはｑ軸自己インダクタンス、ｐは極対数である。
【００５９】
【数１３】
0005900656.tif 000014
【００６０】
また、非突極型の巻線界磁モータの場合、Ｌｄ＝Ｌｑとなるため、トルク式は、次式（１４）で表される。
【００６１】
【数１４】
0005900656.tif 000015
【００６２】
図８は、トルク応答改善演算器１８Ａで行われる処理内容を説明するための図である。図８に示すトルク応答改善演算器１８Ａは、図２に示すトルク応答改善演算器１８と同様の処理を行う。この場合、図２のγ軸電流指令値ｉγｓ＊＊が図８の界磁電流指令値ｉｆ＊に対応し、図２のδ軸電流指令値ｉδｓ＊＊が図８のｑ軸電流指令値ｉｑ＊＊に対応する。
【００６３】
図９は、トルク応答改善演算器１８Ａの別の構成例を示す図である。図９において、トルク応答改善演算器１８Ａは、フィルタ１９で遅れ処理が施された目標モータトルクＴ１＊と、目標モータトルクＴ２＊とを加算して得られる目標モータトルク、および、界磁電流指令値ｉｆ＊を入力して、次式（１５）より、δ軸電流指令値ｉｑ＊を求める。
【００６４】
【数１５】
0005900656.tif 000016
【００６５】
図１０は、図７に示す構成におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。図１０（ａ）〜（ｊ）は、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、電流ベクトルＩａ、界磁電流Ｉｆ、界磁電圧Ｖｆ、フィードフォワードトルク指令値Ｔ１＊、フォードフォワードトルク実値Ｔ１、フィードバックトルク指令値Ｔ２＊、フィードバックトルクＴ２、全体トルクをそれぞれ表している。
【００６６】
上述したように、高速応答が必要なトルクＴ２＊に対しては遅れ要素なく高応答化処理を施すので（図１０（ｈ）、（ｉ）参照）、所望のトルクを実現可能となる。また、高速応答が不必要なトルクＴ１＊に遅れを持たせることで、高速応答が必要なトルクＴ２＊に対して電流指令値が電流制限値（上限値）で制限され難くなる。
【００６７】
図１１は、図７に示す構成のうち、目標モータトルクをＴ１＊およびＴ２＊の２つに分けず、トルク応答改善演算器１８Ａおよびフィルタ１９を設けない従来のモータ制御装置の制御結果を示す図である。図１１（ａ）〜（ｊ）は、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、電流ベクトルＩａ、界磁電流Ｉｆ、界磁電圧Ｖｆ、フィードフォワードトルク指令値Ｔ１＊、フォードフォワードトルク実値Ｔ１、フィードバックトルク指令値Ｔ２＊、フィードバックトルクＴ２、全体トルクをそれぞれ表している。トルク応答改善演算器１８Ａおよびフィルタ１９を設けない構成では、トルク応答を高応答化させるために界磁電流の応答を高応答化させる必要があるが、これによって界磁電圧Ｖｆの電圧ピークが大きくなり上限値で制限されてしまう（図１１（ｅ）参照）。界磁電圧Ｖｆが上限値で制限されている間、高応答化したいトルクＴ２の応答が目標値に追従できていない。
【００６８】
以上、第１の実施形態におけるモータ制御装置によれば、交流誘導モータ１に電圧を供給して駆動するインバータ３と、交流モータ１の目標モータトルクに基づいて、インバータ３から出力される交流電圧の指令値を算出する指令値算出手段として機能する電流指令値演算器１３およびトルク応答改善演算器１８と、交流電圧指令値に基づいて、インバータを制御するインバータ制御手段として機能する磁束電流制御器１５、トルク電流制御器１６、γ−δ／３相交流座標変換器１２、およびＰＷＭ変換器６とを備える。交流誘導モータの目標モータトルクは、少なくとも捻り振動を抑制するために高速応答が要求される第１の目標モータトルクＴ２＊、および、第１の目標モータトルクよりも低速応答であって、遅延処理が施された第２の目標モータトルクＴ１＊を含む。電流指令値演算器１３およびトルク応答改善演算器１８は、目標モータトルクに基づいて、入力に対して電流応答性が遅い磁束電流指令値ｉγｓ＊＊を算出するとともに、目標モータトルクおよび磁束電流指令値ｉγｓ＊＊に基づいて、磁束電流指令値よりも電流応答性が速いトルク電流指令値ｉδｓ＊を算出する。目標モータトルクは、第１の目標モータトルクＴ２＊および遅延処理が施された第２の目標モータトルクＴ１＊を含み、第１の目標モータトルクＴ２＊によって車体振動を抑制することができるので、乗員の乗り心地性能を向上させることができる。また、低速応答の第２の目標モータトルクＴ１＊に対して遅延処理が施されるので、第１の目標モータトルクＴ２＊に電流を使うことができ、高速応答が必要な第１の目標モータトルクＴ２＊に対して電流指令値が電流制限値（上限値）で制限され難くなり、所望のトルクを実現することができる。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
図１２は、第２の実施形態におけるモータ制御装置の主要構成を示すブロック図であって、第１の実施形態の図２に対応するものである。図２に示す構成と同様に、モータ１は誘導モータとし、図２に示す構成と同様の構成については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００７０】
第２の実施形態におけるモータ制御装置では、トルク応答改善演算器１８の後段に、リミッタ３０が設けられている。リミッタ３０は、トルク応答改善演算器１８から出力されるδ軸電流指令値ｉδｓ＊を上限値ｉδｓ_limで制限する処理を行う。上限値ｉδｓ_limは、モータ１の電流の最大値Ｉｓ_maxとγ軸電流指令値ｉγｓ＊に基づいて、次式（１６）で表される
【００７１】
【数１６】
0005900656.tif 000017
【００７２】
図１３は、第２の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。ただし、図１３では、比較のために、第１の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果も示している。図１３（ａ）〜（ｊ）は、γ軸電流ｉγｓ、δ軸電流ｉδｓ、電流ベクトルＩｓ、γ軸電圧Ｖγｓ、δ軸電圧Ｖδｓ、フィードフォワードトルク指令値Ｔ１＊、フォードフォワードトルク実値Ｔ１、フィードバックトルク指令値Ｔ２＊、フィードバックトルクＴ２、全体トルクをそれぞれ表している。
【００７３】
本実施形態では、δ軸電流指令値を上限値ｉδｓ_limで制限することにより、過電流を防止し（図１３（ｂ）、（ｃ）参照）、γ軸電流、δ軸電流の両方に等しい量の上限値で制限をかける第１の実施形態の場合と比べて、最大限の電流でトルク応答を実現することができる。
【００７４】
δ軸電流指令値ではなく、γ軸電流指令値を制限するようにしてもよい。この場合、γ軸電流指令値を制限するための上限値ｉγｓ_limは、次式（１７）で表される。
【００７５】
【数１７】
0005900656.tif 000018
【００７６】
図１４は、リミッタ４０によって、トルク応答改善演算器１８から出力されるγ軸電流指令値ｉγｓ＊を上限値ｉγｓ_limで制限する場合の構成を示すブロック図である。
【００７７】
図１５は、図４に示す構成に対して、リミッタ５０を設けた場合の構成を示すブロック図である。リミッタ５０は、電流指令値演算器１３から出力されるγ軸電流指令値ｉγｓ＊を上限値ｉγｓ_limで制限する。なお、図１２のように、δ軸電流指令値を上限値ｉδｓ_limで制限するようにしてもよい。
【００７８】
以上、第２の実施形態におけるモータ制御装置によれば、δ軸電流指令値ｉδｓ＊およびγ軸電流指令値ｉγｓ＊のうちの少なくとも一方と最大指令値Ｉs_maxとに基づいて、リミッタ値を算出し、算出したリミッタ値に基づいて、δ軸電流指令値ｉδｓ＊またはγ軸電流指令値ｉγｓ＊を制限するので、過電流を防止するとともに、両軸の指令値を、等しい量の制限値で制限する場合に比べて、最大限の電流でトルク応答を実現することができる。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態におけるモータ制御装置では、フィルタ１９で遅延処理が行われた目標モータトルクＴ１＊と、目標値モータトルクＴ２＊とを加算して得られる目標モータトルクがゼロまたはゼロ近傍（所定トルク以下）の場合でも、ロータ側の磁束を生成する電流を０より大きい所定量出力する。
【００８０】
図１６は、第３の実施形態におけるモータ制御装置の主要構成を示すブロック図である。図２に示す構成と同じ構成要素には、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００８１】
第３の実施形態におけるモータ制御装置では、電流指令値演算器１３の後段に、下限リミッタ６０が設けられている。下限リミッタ６０は、電流指令値演算器１３から出力されるγ軸電流指令値ｉγｓ＊＊が０より大きい所定の下限値以上となるようなリミッタ処理を行う。すなわち、遅延処理が行われた目標モータトルクＴ１＊と、目標値モータトルクＴ２＊とを加算して得られる目標モータトルクがゼロ、または、ゼロ近傍であっても、遅い応答のγ軸電流指令値（磁束電流指令値）ｉγｓ＊＊が０より大きい所定の下限値以上となるようにする。
【００８２】
図１７は、第３の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果を示す図である。ただし、図１７では、比較のため、第１の実施形態におけるモータ制御装置の制御結果も示している。図１７（ａ）〜（ｊ）は、γ軸電流ｉγｓ、δ軸電流ｉδｓ、電流ベクトルＩｓ、γ軸電圧Ｖγｓ、δ軸電圧Ｖδｓ、フィードフォワードトルク指令値Ｔ１＊、フォードフォワードトルク実値Ｔ１、フィードバックトルク指令値Ｔ２＊、フィードバックトルクＴ２、全体トルクをそれぞれ表している。上述したように、目標モータトルクがゼロ、または、ゼロ近傍であっても、遅い応答の磁束電流指令値ｉγｓ＊が０より大きい所定の下限値以上となるようにするので（図１７（ａ）参照）、磁束ゼロ近傍でのトルク軸電流指令値の過大を防ぐとともに、磁束遅れを緩和して、所望のトルク応答を実現することができる（図１７（ｉ）参照）。
【００８３】
図１８は、図４に示す構成に対して、目標モータトルクＴ１＊とＴ２＊とを加算した目標モータトルクがゼロまたはゼロ近傍であっても、遅い応答の磁束電流指令値ｉγｓ＊が０より大きい所定の下限値以上となるように下限リミッタ７０を設けた場合の構成を示すブロック図である。リミッタ７０は、電流指令値演算器１３から出力されるγ軸電流指令値ｉγｓ＊＊が所定の下限値以上となるようなリミッタ処理を行う。
【００８４】
＜参考実施例＞
図１９は、図９に示す巻線界磁同期モータの構成に対して、目標モータトルクＴ１＊とＴ２＊とを加算した目標モータトルクがゼロまたはゼロ近傍であっても、遅い応答の界磁電流ｉｆ＊が０より大きい所定の下限値以上となるように下限リミッタ８０を設けた場合の構成を示すブロック図である。
【００８５】
図２０は、巻線界磁同期モータの別の構成に対して、目標モータトルクＴ１＊とＴ２＊とを加算した目標モータトルクがゼロまたはゼロ近傍であっても、遅い応答の界磁電流ｉｆ＊が０より大きい所定の下限値以上となるように下限リミッタ９０を設けた場合の構成を示すブロック図である。
【００８６】
図２１は、図１９に示す構成の制御結果を示す図である。図２１では、比較のために、図９に示す構成の制御結果も示している。図２１（ａ）〜（ｊ）は、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、電流ベクトルＩａ、界磁電流Ｉｆ、界磁電圧Ｖｆ、フィードフォワードトルク指令値Ｔ１＊、フォードフォワードトルク実値Ｔ１、フィードバックトルク指令値Ｔ２＊、フィードバックトルクＴ２、全体トルクをそれぞれ表している。上述したように、トルク指令値Ｔ１＊がゼロ、または、ゼロ近傍であっても、遅い応答の界磁電流ｉｆ＊を０より大きい所定量出力するので（図２１（ｄ）参照）、磁束ゼロ近傍でのトルク軸電流指令値の過大を防ぐとともに、磁束遅れを緩和して、所望のトルク応答を実現することができる（図２１（ｉ）参照）。
【００８７】
以上、第３の実施形態におけるモータ制御装置によれば、目標モータトルクが所定トルク以下の場合でも、磁束電流指令値ｉγｓ＊を０より大きい所定値以上とするので、磁束ゼロ近傍でのトルク軸電流指令値の過大を防ぐとともに、磁束遅れを緩和して、所望のトルク応答を実現することができる。
【００８８】
本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、例えば、各実施形態の特徴を適宜組み合わせた構成とすることができる。
【００８９】
本願は、２０１２年１２月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−２８７７５２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
0005900656.tif 000019
【図２】
0005900656.tif 000020
【図３】
0005900656.tif 000021
【図４】
0005900656.tif 000022
【図５】
0005900656.tif 000023
【図６】
0005900656.tif 000024
【図７】
0005900656.tif 000025
【図８】
0005900656.tif 000026
【図９】
0005900656.tif 000027
【図１０】
0005900656.tif 000028
【図１１】
0005900656.tif 000029
【図１２】
0005900656.tif 000030
【図１３】
0005900656.tif 000031
【図１４】
0005900656.tif 000032
【図１５】
0005900656.tif 000033
【図１６】
0005900656.tif 000034
【図１７】
0005900656.tif 000035
【図１８】
0005900656.tif 000036
【図１９】
0005900656.tif 000037
【図２０】
0005900656.tif 000038
【図２１】
0005900656.tif 000039