(57)【要約】【課題】  少ない駆動電流でＰＭモータを駆動するためのベクトル制御技術を提供する。【解決手段】  本発明によるモータ駆動システムは、永久磁石１２を有するロータ８を備えるＰＭモータ４と、ＰＭモータ４に駆動電流を供給するインバータ３とを備えている。インバータ３は、必要な場合、ＰＭモータ４に対して弱め界磁制御を行う。弱め界磁制御が行われる場合、ＰＭモータ４に供給される駆動電流のｄ軸電流成分の大きさは、永久磁石１２の温度が高いほど、あるいは、ＰＭモータ４のステータ９に設けられたサーチコイル１６の誘起電圧が低いほど小さくされる。【選択図】  図２
2006304462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有するロータを備える永久磁石モータと、
前記永久磁石モータに駆動電流を供給する駆動電流供給手段
とを備え、
前記駆動電流供給手段は、前記永久磁石モータの弱め界磁制御を実行可能に構成され、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われる場合、前記駆動電流のｄ軸電流成分の大きさは、前記永久磁石の温度が高いほど小さくされる
モータ駆動システム。
【請求項２】
請求項１に記載のモータシステムであって、
前記駆動電流供給手段は、
トルク指令と前記永久磁石モータの回転数と前記永久磁石の温度に応答してｄ軸電流指令を生成する電流指令生成手段と、
前記ｄ軸電流指令に応答して、前記駆動電流の前記ｄ軸電流成分が前記ｄ軸電流指令に一致するように前記インバータを制御するインバータ制御手段
とを含み、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われる場合、前記ｄ軸電流指令の大きさは、前記永久磁石の温度が高いほど小さくされる
モータ駆動システム。
【請求項３】
永久磁石を有するロータを備える永久磁石モータと、
前記ロータに対向して位置するサーチコイルと、
前記永久磁石モータに駆動電流を供給する駆動電流供給手段
とを備え、
前記駆動電流供給手段は、前記永久磁石モータの弱め界磁制御を実施可能に構成され、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われる場合、前記駆動電流のｄ軸電流成分は、前記サーチコイルに誘起される誘起電圧に応答して制御される
モータ駆動システム。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ駆動システムであって、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われる場合、前記ｄ軸電流成分の大きさは、前記誘起電圧が低いほど小さくされる
モータ駆動システム。
【請求項５】
請求項３に記載のモータ駆動システムであって
前記駆動電流供給手段は、
バッテリーから直流電力を受け取り、前記直流電力から前記駆動電流を生成して前記永久磁石モータに供給するインバータと、
前記インバータを制御する制御装置
とを備え、
前記制御装置は、
トルク指令と前記永久磁石モータの回転数と前記誘起電圧とに応答してｑ軸電流指令とｄ軸電流指令とを生成する電流指令生成手段と、
前記ｑ軸電流指令と前記ｄ軸電流指令とに応答して、前記駆動電流のｑ軸電流成分が前記ｑ軸電流指令に一致するように、且つ、前記駆動電流の前記ｄ軸電流成分が前記ｄ軸電流指令に一致するように前記インバータを制御するインバータ制御手段
とを含む
モータ駆動システム。
【請求項６】
駆動輪と、
前記駆動輪に接続され、且つ、永久磁石を有するロータを備える永久磁石モータと、
バッテリーと、
前記バッテリーから直流電力を受け取り、前記直流電力から前記駆動電流を生成して前記永久磁石モータに供給する駆動電流供給手段
とを備え、
前記駆動電流供給手段は、前記永久磁石モータの弱め界磁制御を実行可能に構成され、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われる場合、前記駆動電流のｄ軸電流成分の大きさは、前記永久磁石の温度が高いほどを小さくされる
電気自動車。
【請求項７】
駆動輪と、
前記駆動輪に接続され、且つ、永久磁石を有するロータを備える永久磁石モータと、
前記ロータに対向して位置するサーチコイルと、
バッテリーと、
前記バッテリーから直流電力を受け取り、前記直流電力から前記駆動電流を生成して前記永久磁石モータに供給する駆動電流供給手段
とを備え、
前記駆動電流供給手段は、前記永久磁石モータの弱め界磁制御を実施可能に構成され、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われる場合、前記駆動電流のｄ軸電流成分は、前記サーチコイルに誘起される誘起電圧に応答して制御される
電気自動車。
【請求項８】
永久磁石を有するロータを備える永久磁石モータの制御方法であって、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われるように前記永久磁石モータに駆動電流を供給するステップを含み、
前記駆動電流のｄ軸電流成分の大きさは、前記永久磁石の温度が高いほど小さくされる
永久磁石モータ制御方法。
【請求項９】
永久磁石を有するロータを備える永久磁石モータの制御方法であって、
前記ロータに対向して位置するサーチコイルに誘起される誘起電圧を測定するステップと、
前記永久磁石モータの弱め界磁制御が行われるように前記永久磁石モータに駆動電流を供給するステップ
とを備え、
前記駆動電流のｄ軸電流成分は、前記サーチコイルに誘起される誘起電圧に応答して制御される
永久磁石モータ制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の永久磁石モータ制御方法であって、
前記ｄ軸電流成分の大きさは、前記誘起電圧が低いほど小さくされる
永久磁石モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動システム及び永久磁石モータ制御方法に関しており、特に、永久磁石モータ（ＰＭモータ）をベクトル制御によって制御する技術に関している。
【背景技術】
【０００２】
ベクトル制御は、ＰＭモータを高い効率で、且つ、高い回転数で運転するための技術として広く知られており、電気自動車を始めとする様々なアプリケーションへの適用が検討されている。
【０００３】
とりわけ、ベクトル制御で行われる弱め界磁制御は、高い回転数でＰＭモータを運転するための技術として有効である。ＰＭモータの回転数の上限を規定する一つの原因は、回転数の増加による電機子巻線の誘起電圧の過剰な上昇であり、弱め界磁制御は、誘起電圧の過剰な上昇を有効に抑制する。より具体的には、弱め界磁制御では、図１に示されているように、ＰＭモータが高い回転数で運転されているときに、永久磁石が発生する磁束を弱める向きのｄ軸電流（弱め界磁電流）を電機子巻線に流す。これにより、電機子巻線の誘起電圧が抑制され、高い回転数でのＰＭモータを可能にする。
【０００４】
ＰＭモータのベクトル制御において考慮すべきことは、界磁として使用される永久磁石の特性が、その温度によって変化することである。ＰＭモータは、高い回転数で運転されるとその温度が上昇し、界磁として使用される永久磁石の温度も上昇する。従って、永久磁石の特性も温度の上昇によって変動し、ＰＭモータのベクトル制御に影響を及ぼす。より具体的には、以下に述べられるように、永久磁石の特性の温度依存性は、ＰＭモータのベクトル制御に様々な影響を及ぼす。
【０００５】
第１に、永久磁石の温度が上昇すると、永久磁石が発生する磁束量の低下によってＰＭモータの発生トルクが減少する。特開平７−２１２９１５号公報は、このような不具合を回避するための技術として、ＰＭモータのｑ軸電流成分の指令値Ｉｑ＊を永久磁石が発生する磁束量（の推定値）に応じて制御することを開示している。
【０００６】
第２に、永久磁石の保磁力（即ち、永久磁石の減磁現象が発生する外部磁場の大きさ）には温度依存性が存在する。特開平７−３３７０７２号公報及び特開平９−２８９７９９号公報は、保磁力に温度依存性が存在することを考慮して、ｄ軸電流の許容最大値を温度に依存して決定する技術を開示している。具体的には、特開平７−３３７０７２号公報は、保磁力が温度の上昇と共に増加するフェライト系の永久磁石が界磁として使用される場合には、永久磁石の温度の上昇と共にｄ軸電流の許容最大値を増加させ、逆に保磁力が温度の上昇と共に減少する希土類磁石が界磁として使用される場合には、永久磁石の温度の上昇と共にｄ軸電流の許容最大値を減少させることを開示している。特開平９−２８９７９９号公報も、同様の技術を開示している。
【０００７】
ＰＭモータのベクトル制御への一つの要求は、少ない駆動電流でＰＭモータを駆動できることである。駆動電流が小さいことは、例えば電気自動車に応用される場合のように、特に、ＰＭモータがバッテリーで駆動される場合に極めて重要である。加えて、駆動電流が小さいことは、ＰＭモータの鉄損による発熱を有効に抑制する。発熱が小さいことは、ＰＭモータが連続的に運転される場合に重要である；発熱が小さいことは、ＰＭモータを高い回転数で連続的に運転可能であることを意味している。
【０００８】
このような背景から、少ない駆動電流でＰＭモータを駆動できるベクトル制御技術を提供することが望まれている。
【特許文献１】特開平７−２１２９１５号公報
【特許文献２】特開平７−３３７０７２号公報
【特許文献３】特開平９−２８９７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、少ない駆動電流でＰＭモータを駆動できるベクトル制御技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、永久磁石の温度の上昇がＰＭモータの電機子巻線に誘起される誘起電圧を低下させるという発見に基づくものである。永久磁石の温度の上昇は、永久磁石が発生する磁束量を減少させ、従って、電機子巻線に誘起される誘起電圧を低下させる。本発明は、永久磁石の温度の上昇に起因する誘起電圧の低下に応答して弱め界磁制御が行われている間のｄ軸電流成分の大きさを小さくし、これにより、ＰＭモータの駆動電流の低減を達成する。
【００１１】
より具体的には、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【００１２】
本発明の一の観点において、モータ駆動システム（１）は、永久磁石（１２）を有するロータ（８）を備える永久磁石モータ（４）と、永久磁石モータ（４）に駆動電流を供給する駆動電流供給手段（３、５）とを備えている。駆動電流供給手段（３、５）は、永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御を実行可能に構成されている。永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御が行われる場合、駆動電流のｄ軸電流成分（Ｉｄ）の大きさは、永久磁石（１２）の温度が高いほど小さくされる。これにより、当該モータ駆動システム（１）は、駆動電流のｄ軸電流成分（即ち、弱め界磁電流）の過剰な増大を抑制し、より少ない駆動電流で永久磁石モータ（４）を駆動することができる。
【００１３】
好適には、駆動電流のｄ軸電流成分は、ロータ（８）に対向して位置するサーチコイル（１６）に誘起される誘起電圧に応答して制御されることが好ましい。サーチコイル（１６）の使用は、永久磁石（１２）の温度変化が永久磁石モータ（４）の電機子巻線（１５）に誘起される誘起電圧に及ぼす影響を、より直接的に検知することを可能にする。
【００１４】
一実施形態では、駆動電流供給手段（３、５）は、バッテリー（２）から直流電力を受け取り、前記直流電力から前記駆動電流を生成して永久磁石モータ（４）に供給するインバータ（３）と、インバータ（３）を制御する制御装置（５）とを備える。制御装置（５）は、トルク指令（Ｔ＊）と永久磁石モータ（４）の回転数（Ｎ）とサーチコイル（１６）の誘起電圧に応答してｑ軸電流指令（Ｉｑ＊）とｄ軸電流指令（Ｉｄ＊）とを生成する電流指令生成手段（３１）と、ｑ軸電流指令（Ｉｑ＊）とｄ軸電流指令（Ｉｄ＊）に応答して、駆動電流のｑ軸電流成分（Ｉｑ）がｑ軸電流指令（Ｉｑ＊）になり、且つ、駆動電流のｄ軸電流成分（Ｉｄ）がｄ軸電流指令（Ｉｄ＊）に一致するようにインバータ（３）を制御するインバータ制御手段（３２〜３４）とを含む。
【００１５】
本発明の他の観点において、電気自動車は、駆動輪（７）と、駆動輪（７）に接続され、且つ、永久磁石（１２）を有するロータ（８）を備える永久磁石モータ（４）と、永久磁石モータ（４）に駆動電流を供給する駆動電流供給手段（３、５）とを備えている。駆動電流供給手段（３、５）は、永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御を実行可能に構成されている。永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御が行われる場合、駆動電流のｄ軸電流成分（Ｉｄ）の大きさは、永久磁石（１２）の温度が高いほどを小さくされる。
【００１６】
本発明の更に他の観点において、電気自動車は、永久磁石（１２）を有するロータ（８）を備える永久磁石モータ（４）と、ロータ（８）に対向して位置するサーチコイル（１６）と、永久磁石モータ（４）に駆動電流を供給する駆動電流供給手段（３、５）とを備ええちる。駆動電流供給手段（３、５）は、永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御を実施可能に構成されている。永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御が行われる場合、駆動電流のｄ軸電流成分は、前記サーチコイル（１６）に誘起される誘起電圧に応答して制御される。
【００１７】
本発明の更に他の観点において、永久磁石モータ（４）の制御方法は、永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御が行われるように前記永久磁石モータ（４）に駆動電流を供給するステップを含む。弱め界磁制御が行われている間の駆動電流のｄ軸電流成分の大きさは、前記永久磁石（１２）の温度が高いほど小さくされる。
【００１８】
本発明の更に他の観点において、永久磁石モータ（４）の制御方法は、ロータ（８）に対向して位置するサーチコイル（１６）に誘起される誘起電圧を測定するステップと、永久磁石モータ（４）の弱め界磁制御が行われるように前記永久磁石モータ（４）に駆動電流を供給するステップとを備えている。駆動電流のｄ軸電流成分は、サーチコイル（１６）に誘起される誘起電圧に応答して制御される。ｄ軸電流成分の大きさは、サーチコイル（１６）の誘起電圧が低いほど小さくされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、少ない駆動電流でＰＭモータを駆動できるベクトル制御技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第１  システム構成
図２を参照して、本発明の一実施形態では、モータ駆動システム１が電気自動車の駆動輪の駆動に適用されている。モータ駆動システム１は、概略的には、バッテリー２と、インバータ３と、ＰＭモータ４と、制御装置５とで構成されている。バッテリー２は、インバータ３に直流電圧を供給する。インバータ３は、バッテリー２から供給される直流電圧から３相交流電力を生成してＰＭモータ４に供給する。ＰＭモータ４は、動力伝達機構６を介して駆動輪７に接続されている。ＰＭモータ４は、インバータ３から供給される３相交流電力から動力を発生し、駆動輪７を駆動する。制御装置５は、インバータ３をベクトル制御によって制御してＰＭモータ４を所望の状態で運転する。
【００２１】
図３に示されているように、ＰＭモータ４は、ロータ８とステータ９とを備えている。ロータ８は、ロータ鉄心１１と、界磁として使用される永久磁石１２とを備えている。ステータ９は、ステータ鉄心１３と、ステータ鉄心１３の電機子歯１４の周りに巻かれた電機子巻線１５とを備えている。
【００２２】
加えて、サーチコイル１６が、ロータ８に対向するように設けられている。サーチコイル１６は、永久磁石１２が発生する磁束量を検知する役割を有している；ロータ８が回転すると、サーチコイル１６には、永久磁石１２が発生する磁束量に対応する誘起電圧が誘起される；以下、サーチコイル１６に誘起される誘起電圧をサーチコイル誘起電圧ＶＳＣという。図２に示されているように、サーチコイル１６は電圧センサ１７に接続されており、制御装置５は、電圧センサ１７によって測定されたサーチコイル誘起電圧ＶＳＣに応答してベクトル制御を行う。
【００２３】
ベクトル制御を実行するために、モータ駆動システム１には、他にも様々なセンサが設けられている。本実施形態では、モータ駆動システム１には、バッテリー２が出力する直流電圧（以下、「バッテリー電圧ＶＢＡＴ」という。）を測定する電圧センサ１８、インバータ３からＰＭモータ４に供給される駆動電流：ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、ｗ相電流Ｉｗを測定する電流センサ１９ｕ、１９ｖ、１９ｗと、ＰＭモータ４のロータの位置θ及びモータ回転数Ｎを検出するためのロータリエンコーダ２１が設けられている。制御装置５は、電圧センサ１８、電流センサ１９ｕ、１９ｖ、１９ｗ、及びロータリエンコーダ２１の出力に応答してインバータ３のベクトル制御を行う。
【００２４】
制御装置５は、概略的には、電流指令生成部３１と、電流制御部３２と、２相−３相変換部３３と、ＰＷＭ制御部３４と、３相−２相変換部３５と、位置／回転数検出部３６とを備えている。
【００２５】
電流指令生成部３１は、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊と、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とを生成する。ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｄ軸電流指令Ｉｄ＊は、下記の４つのパラメータ：外部から与えられるトルク指令Ｔ＊、ＰＭモータ４のモータ回転数Ｎ、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣ、及び、バッテリー電圧ＶＢＡＴに応じて生成される。後述されるように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊がサーチコイル誘起電圧ＶＳＣに応答して生成されることは、本実施形態のモータ駆動システム１において重要である。
【００２６】
より具体的には、一実施形態では、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｄ軸電流指令Ｉｄ＊の生成は、テーブルルックアップによって行われる。この場合、トルク指令Ｔ＊、モータ回転数Ｎ、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣ、及びバッテリー電圧ＶＢＡＴと、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊及びｄ軸電流指令Ｉｄ＊の関係を記述したルックアップテーブルが電流指令生成部３１に用意され、電流指令生成部３１は、そのルックアップテーブルを用いてｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｄ軸電流指令Ｉｄ＊を生成する。
【００２７】
他の実施形態では、トルク指令Ｔ＊、モータ回転数Ｎ、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣ、及びバッテリー電圧ＶＢＡＴと、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊及びｄ軸電流指令Ｉｄ＊の関係を記述する関係式が電流指令生成部３１に用意され、その関係式を用いてｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｄ軸電流指令Ｉｄ＊が生成される。
【００２８】
電流制御部３２は、ＰＭモータ４に供給される駆動電流のｑ軸電流成分Ｉｑがｑ軸電流指令Ｉｑ＊になるように、且つ、ｄ軸電流成分Ｉｄがｄ軸電流指令Ｉｄ＊に制御されるようなｑ軸電圧指令Ｖｑ＊及びｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を生成して２相−３相変換部３３に供給する。
【００２９】
２相−３相変換部３３は、ロータ８の位置（以下、「ロータ位置θ」という。）を用いて２相−３相変換を行う。より具体的には、２相−３相変換部３３は、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊及びｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を、ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊に変換する。
【００３０】
ＰＷＭ制御部３４は、ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊に応答して、インバータ３を構成するスイッチングトランジスタそれぞれのオンオフを制御するＰＷＭ信号ＳＰＷＭを生成し、インバータ３に供給する。インバータ３は、ＰＷＭ信号ＳＰＷＭによって制御される。
【００３１】
３相−２相変換部３５は、ロータ位置θを用いて３相−２相変換を行う。より具体的には、３相−２相変換部３５は、電流センサ１９ｕ，１９ｖ，１９ｗによって測定されたｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、ｗ相電流Ｉｗを、ｑ軸電流成分Ｉｑ及びｄ軸電流成分Ｉｄに変換する。得られたｑ軸電流成分Ｉｑ及びｄ軸電流成分Ｉｄは、電流制御部３２に送られ、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊及びｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を生成するために使用される。
【００３２】
位置・回転数検出部３６は、ロータリエンコーダ２１の出力からロータ位置θ及びロータ回転数Ｎを検出する。ロータ位置θは、２相−３相変換部３３及び３相−２相変換部３５に送られ、ロータ回転数Ｎは、電流指令生成部３１に送られ、それぞれの使用に供される。
【００３３】
上述の制御ブロック：電流指令生成部３１、電流制御部３２、２相−３相変換部３３、ＰＷＭ制御部３４、３相−２相変換部３５、及び位置／回転数検出部３６は、ソフトウェア、ハードウェア、及びそれらの組み合わせのいずれで実現されてもよい。
【００３４】
第２  モータ駆動システムの動作
本実施形態のモータ駆動システム１の最も重要なポイントは、弱め界磁制御が行われる場合に、ＰＭモータ４に供給される駆動電流のｄ軸電流成分Ｉｄがロータ８に設けられた永久磁石１２の温度が高いほど単調に減少されることである。モータ回転数Ｎが増加すると、電機子巻線１５の誘起電圧の上昇を抑制するために弱め界磁制御が行われる。弱め界磁制御の間のｄ軸電流成分Ｉｄ（弱め界磁電流）の大きさは、基本的には、モータ回転数Ｎの増加とともに増加するように制御される。加えて、本実施形態のモータ駆動システム１では、弱め界磁電流の大きさが、永久磁石１２の温度の上昇と共に単調に減少される。これは、不必要に大きな弱め界磁電流が流れるのを防ぐためである。永久磁石１２の温度の上昇は、永久磁石１２が発生する磁束量を減少させ、電機子巻線１５の誘起電圧を低下させる。これは、永久磁石１２の温度が高い場合には、相対的に小さい弱め界磁電流しか必要とされないことを意味している；従来技術のように、弱め界磁電流を永久磁石１２の温度と無関係に決定すると、弱め界磁電流が無駄に大きい駆動電流をＰＭモータ４に供給することになる。本実施形態のモータ駆動システム１では、永久磁石１２の温度の上昇に応答して弱め界磁電流が減少され、これによりＰＭモータ４に供給される駆動電流の低減が達成されている。
【００３５】
永久磁石１２の温度に応答したｄ軸電流成分Ｉｄの制御を実現するために、本実施形態では、弱め界磁制御の際にサーチコイル誘起電圧ＶＳＣに応じてｄ軸電流指令Ｉｄ＊を決定するという技術的手段が採用されている。ｄ軸電流指令Ｉｄ＊の絶対値（即ち、弱め界磁電流の大きさ）は、サーチコイル１６の誘起電圧ＶＳＣが高いほど大きくされ、低いほど小さくされる。サーチコイル誘起電圧ＶＳＣは、永久磁石１２が発生する磁束量が多いほど、即ち、永久磁石１２の温度が低いほど高くなるから、サーチコイル１６の誘起電圧ＶＳＣが高いほどｄ軸電流指令Ｉｄ＊の絶対値を大きくする制御は、永久磁石１２の温度が高いほどｄ軸電流成分Ｉｄを小さくする制御と等価である。
【００３６】
サーチコイル１６を使用する代わりに、温度センサをロータ８又はステータ９に設けることにより永久磁石１２の温度を検出することも可能ではある；しかし、サーチコイル１６の使用は、温度センサの使用と比較してより好適である。その理由は２つある。第１に、温度センサによって永久磁石１２の温度を正確に測定するのは、技術的に困難性が大きい。回転体であるロータ８に温度センサを設けるためには、温度センサと制御装置５との間の電気的接続を実現するために複雑な機構が必要である。一方、ステータ９に温度センサを設けてステータ９の温度から永久磁石１２の温度を推定する手法では、永久磁石１２の実際の温度を推定しにくい。
【００３７】
第２に、サーチコイル１６を使用することにより、電機子巻線１５に誘起される誘起電圧への影響をより直接的に検出することができる。弱め界磁制御において最終的に興味があるパラメータは、永久磁石１２が発生する磁束が電機子巻線１５に鎖交することによって誘起される誘起電圧である。サーチコイル誘起電圧ＶＳＣは、電機子巻線１５に誘起される誘起電圧との相関性が高いから、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣに応じてｄ軸電流指令Ｉｄ＊を決定することにより、より適切な弱め界磁制御を実現することができる。
【００３８】
より具体的には、本実施形態では、下記のようにしてサーチコイル１６の誘起電圧ＶＳＣに応答したベクトル制御が行われる。
【００３９】
トルク指令Ｔ＊、ロータ回転数Ｎ、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣ及びバッテリー電圧ＶＢＡＴが与えられると、電流指令生成部３１は、これらのパラメータに応答してｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｄ軸電流指令Ｉｄ＊とを生成する。既述のように、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊及びｄ軸電流指令Ｉｄ＊は、ルックアップテーブル、又は関数式を用いて生成される。
【００４０】
電流指令生成部３１は、必要な場合、弱め界磁制御を行う。より具体的には、ロータ回転数Ｎが低い範囲では弱め界磁制御は行われず、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊は０のままである。ロータ回転数Ｎが所定値を超えると、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊が負の値に設定され、界磁を弱めるようなｄ軸電流成分Ｉｄ（即ち、弱め界磁電流）を有する駆動電流がＰＭモータ４に供給される。ｄ軸電流指令Ｉｄ＊の絶対値（即ち、弱め界磁電流の大きさ）は、ロータ回転数Ｎが高いほど大きく、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣが大きいほど大きくされる。
【００４１】
弱め界磁制御を行うか否かは、ロータ回転数Ｎではなくサーチコイル誘起電圧ＶＳＣに依存して決定されることも可能である。この場合には、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣが低い範囲では弱め界磁制御は行われず、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊は０のままである。サーチコイル誘起電圧ＶＳＣが所定値を超えると、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊が負の値に設定され、界磁を弱めるようなｄ軸電流成分Ｉｄ（即ち、弱め界磁電流）を有する駆動電流がＰＭモータ４に供給される。
【００４２】
また、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊の絶対値は、バッテリー電圧ＶＢＡＴが低いほど増大される。これは、電機子巻線１５の誘起電圧が、インバータ３が出力可能な出力電圧の最大値と比べて過剰に高くなることを防ぐためである。バッテリー電圧ＶＢＡＴが低いと、インバータ３が出力可能な出力電圧の最大値も低下する。したがって、バッテリー電圧ＶＢＡＴが低い場合には、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊の絶対値（即ち、弱め界磁電流の大きさ）が増大され、電機子巻線１５の誘起電圧が、インバータ３が出力可能な出力電圧と比較して過剰に高くなることが防止される。
【００４３】
このようにして生成されたｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｄ軸電流指令Ｉｄ＊は、ＰＭモータ４の駆動電流のｑ軸電流成分Ｉｑ及びｄ軸電流成分Ｉｄの制御に使用される。詳細には、電流制御部３２は、ｑ軸電流成分Ｉｑとｑ軸電流指令Ｉｑ＊との差が０になるようにｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を生成し、ｄ軸電流成分Ｉｑとｄ軸電流指令Ｉｑ＊との差が０になるようにｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を生成する。ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊及びｄ軸電圧指令Ｖｄ＊は、２相−３相変換器３３によってｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊に変換される。更に、ＰＷＭ制御によってＰＭモータ４のｕ相電圧Ｖｕ、ｖ相電圧Ｖｖ、及びｗ相電圧Ｖｗをｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊に一致させるようなＰＷＭ信号ＳＰＷＭが生成され、インバータ３に供給される。インバータ３は、ＰＷＭ信号ＳＰＷＭに応答してＰＭモータ４に駆動電流を供給し、ＰＭモータ４を駆動する。
【００４４】
以上のような手順により、永久磁石１２の温度、即ち、サーチコイル誘起電圧ＶＳＣに応じたｄ軸電流成分Ｉｄの制御が実現されている。
【００４５】
第３  まとめ
以上に説明されているように、本実施形態のモータ駆動システム１では、永久磁石１２の温度の上昇に応答して弱め界磁電流が減少され、これによりＰＭモータ４に供給される駆動電流の低減が達成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、弱め界磁制御を説明するグラフである。
【図２】図２は、本発明の一実施形態のモータ駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、当該実施形態におけるＰＭモータの構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：モータ駆動システム
２：バッテリー
３：インバータ
４：ＰＭモータ（永久磁石モータ）
５：制御装置
６：動力伝達機構
７：駆動輪
８：ロータ
９：ステータ
１１：ロータ鉄心
１２：永久磁石
１３：ステータ鉄心
１４：電機子歯
１５：電機子巻線
１６：サーチコイル
１７、１８：電圧センサ
１９ｕ、１９ｖ、１９ｗ：電流センサ
２１：ロータリエンコーダ
３１：電流指令生成部
３２：電流制御部
３３：２相−３相変換部
３４：ＰＷＭ制御部
３５：３相−２相変換部
３６：位置／回転数検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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