(57)【要約】【課題】矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際の出力トルクの急変を抑制すると共に、外乱によるモータ２２の出力トルクの変動を抑制する。【解決手段】矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータの各相の電流とモータの回転角とを用いてモータのトルク平均値を演算し、モータの各相の電流とモータの各相の電圧とモータの回転数とを用いてモータのトルク変動量を演算し、トルク平均値をトルク変動量で補正したトルクをモータの出力トルクと推定し、推定した出力トルクを用いてモータが目標トルクで駆動するようにインバータを制御する。【選択図】図４
2018137869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するインバータと、
前記モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードで前記インバータを制御する制御装置と、
を備えるモータ駆動装置であって、
前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御するときには、前記モータの各相の電流と前記モータの回転角とを用いて前記モータのトルク平均値を演算し、前記モータの各相の電流と前記モータの各相の電圧と前記モータの回転数とを用いて前記モータのトルク変動量を演算し、前記トルク平均値を前記トルク変動量で補正したトルクを前記モータの出力トルクと推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御する、
モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関し、詳しくは、インバータと、制御装置と、を備えるモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータ駆動装置としては、モータを駆動するためのインバータを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードでインバータを制御している。そして、矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータの各相電流とモータの回転角とを用いてｄ軸電流とｑ軸電流とを演算し、演算したｄ軸電流とｑ軸電流とトルク演算マップとを用いてモータの出力トルクを推定する。そして、モータの出力トルクの推定値とモータのトルク指令との差が値０となるように矩形波電圧の電圧位相を調整することにより、インバータを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５９３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のモータ駆動装置では、矩形波制御モードでインバータを制御する際に、外乱によりモータの回転数に変動が生じると、モータの回転角の検出遅れによって、モータの出力トルクの推定値に誤差が生じる場合がある。こうした誤差の発生を抑制する手法として、モータの回転角を用いずにモータの出力トルクを推定する手法が考えられる。しかしながら、一般に、矩形波制御モードとは異なる制御モードにおいては、モータの各相電流とモータの回転角とを用いて演算したｄ軸電流とｑ軸電流とを用いてインバータを制御することから、モータの回転角を用いずにモータの出力トルクを推定すると、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際に、出力トルクが急変してしまう。
【０００５】
本発明のモータ駆動装置は、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際の出力トルクの急変を抑制すると共に、外乱によるモータの出力トルクの変動を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のモータ駆動装置は、
モータを駆動するインバータと、
前記モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードで前記インバータを制御する制御装置と、
を備えるモータ駆動装置であって、
前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御するときには、前記モータの各相の電流と前記モータの回転角とを用いて前記モータのトルク平均値を演算し、前記モータの各相の電流と前記モータの各相の電圧と前記モータの回転数とを用いて前記モータのトルク変動量を演算し、前記トルク平均値を前記トルク変動量で補正したトルクを前記モータの出力トルクと推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のモータ駆動装置では、矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータの各相の電流とモータの回転角とを用いてモータのトルク平均値を演算し、モータの各相の電流とモータの各相の電圧とモータの回転数とを用いてモータのトルク変動量を演算し、トルク平均値をトルク変動量で補正したトルクをモータの出力トルクと推定し、推定した出力トルクを用いてモータが目標トルクで駆動するようにインバータを制御する。一般に、矩形波制御モードと異なる制御モードでは、モータの各相の電流とモータの回転角とを用いてモータから出力されているトルクの推定値を演算して、演算した推定値を用いてインバータを制御する。そのため、矩形波制御モードにおいて、他の制御モードと異なる状態量を用いてモータの出力トルクを推定してインバータを制御すると、状態量の検出誤差により、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際に実際にモータから出力されるトルクが急変することがある。本発明のモータ駆動装置では、矩形波制御モードにおいて、他の制御モードと同じ状態量、すなわち、モータの各相の電流とモータの回転角とを用いてモータのトルク平均値を演算し、モータの各相の電流とモータの各相の電圧とモータの回転数とを用いてモータのトルク変動量を演算し、トルク平均値をトルク変動量で補正したトルクをモータの出力トルクと推定し、推定した出力トルクを用いてモータが目標トルクで駆動するようにインバータを制御するから、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際のモータからの出力トルクの急変を抑制することができる。また、モータの回転角の検出遅れにより検出した回転角に誤差が生じると、モータの各相の電流とモータの回転角とを用いて演算したトルク平均値は誤差を持った値となるが、モータの各相の電流とモータの各相の電圧とモータの回転数とを用いて演算したトルク変動量は検出した回転角に誤差が生じてもその影響が小さい。したがって、トルク平均値を回転角の誤差の影響が小さいトルク変動量で補正したトルクをモータの出力トルクと推定することにより、外乱によりモータの回転数に変動が生じてモータの回転角の検出に遅れが生じたときでも、推定したモータの出力トルクと実際にモータから出力しているトルクとの乖離を抑制することができる。こうして推定したモータの出力トルクを用いてインバータを制御するから、外乱によるモータの出力トルクの変動を抑制することができる。この結果、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際の出力トルクの急変を抑制すると共に、外乱によるモータの出力トルクの変動を抑制することができる。
【０００９】
こうした本発明のモータ駆動装置において、前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御する場合において、前記モータの回転数の変動量が所定変動量以上であるときに、前記トルク平均値を演算し、前記トルク変動量を演算し、前記トルク平均値を前記トルク変動量で補正したトルクを前記モータの出力トルクと推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御してもよい。ここで、「所定変動量」は、モータの回転数が外乱により変動したか否かを判定するための閾値である。こうすれば、モータの回転数が外乱により変動したときに、モータの出力トルクの変動を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明のモータ駆動装置において、前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御する場合において、前記モータの回転数の変動量が所定変動量以上であり、且つ、前記モータの各相の電流と前記モータの回転角とを用いて演算される推定出力トルクの変動量が所定トルク変動量以上であるときに、前記トルク平均値を演算し、前記トルク変動量を演算し、前記トルク平均値を前記トルク変動量で補正したトルクを前記モータの出力トルクと推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御してもよい。ここで、「所定トルク変動量」は、実際に推定出力トルクが変動しているか否かを判定するための閾値である。こうすれば、モータの回転数が外乱により変動しており且つ推定出力トルクが変動しているとき、すなわち、モータの回転数が外乱により変動していることに起因して推定出力トルクの変動しているときに、モータの出力トルクの変動を抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明のモータ駆動装置において、前記複数の制御モードは、前記矩形波制御モードと、ＰＷＭ制御モードと、を含んでいてもよい。この場合において、前記ＰＷＭ制御モードは、前記モータの各相の電流と前記回転角とを用いて演算したｄ軸の電流とｑ軸の電流とを用いて前記インバータを制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例としてのモータ駆動装置を備える駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】モータ２２の回転数Ｎｍ，トルク指令Ｔｍ＊とインバータ２４の制御モードＭｄとの関係の一例を説明するための説明図である。
【図３】駆動装置２０において、矩形波制御モードでのインバータ２４の制御を説明するためのブロック図である。
【図４】制御装置５０により実行される補正後トルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとモータ２２から出力されるトルクとの関係を示す説明図である。
【図６】モータ２２の回転数Ｎｍが外乱により変動したときの推定出力トルクＴｒｑ１とモータ２２から実際に出力されている実トルクＴｍｒとの時間変化の一例を示す説明図である。
【図７】推定出力トルクＴｒｑ１を補正後トルクＴｒｑとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θｐ＊と、実際に出力されている実トルクＴｒを補正後トルクＴｒｑとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θｐ＊（理想的な電圧位相指令θｐｒ）と、の時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としてのモータ駆動装置を備える駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置２０は、例えば、車両に搭載され、駆動輪に接続された車軸にデファレンシャルギヤを介して接続された駆動軸を駆動する装置として構成されており、図示するように、モータ２２と、インバータ２４と、バッテリ２６と、制御装置５０と、を備える。
【００１５】
モータ２２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。
【００１６】
インバータ２４は、モータ２２に接続されると共にバッテリ２６に接続されている。このインバータ２４は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれバッテリ２６からの電力ラインの正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、それぞれトランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ２２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ２４に電圧が作用しているときに、制御装置５０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ２２が回転駆動される。
【００１７】
バッテリ２６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。
【００１８】
制御装置５０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポートを備える。
【００１９】
制御装置５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。制御装置５０に入力される信号としては、例えば、モータ２２の回転子の回転位置を検出する回転角度検出センサ（例えばレゾルバ）２２ａからのモータ２２の回転子の回転角θｍや、モータ２２の各相に流れる電流を検出する電流センサ２２ｕ，２２ｖからのモータ２２に流れる相電流Ｉｕ，Ｉｖ，モータ２２の各相の電圧を検出する電圧センサ２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを挙げることができる。また、バッテリ２６の端子間に取り付けられた電圧センサ２６ａからの電圧Ｖｂや、バッテリ２６の出力端子に取り付けられた電流センサ２６ｂからの電流Ｉｂも挙げることができる。
【００２０】
制御装置５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。制御装置５０から出力される信号としては、例えば、インバータ２４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号を挙げることができる。制御装置５０は、回転角度検出センサ２２ａからのモータ２２の回転子の回転角θｍやモータ２２の回転数Ｎｍを演算している。また、制御装置５０は、電流センサ２６ｂからのバッテリ２６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ２６の蓄電割合ＳＯＣを演算している。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ２６の全容量に対するバッテリ２６から放電可能な電力の容量の割合である。
【００２１】
こうして構成された実施例の駆動装置２０では、制御装置５０は、モータ２２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ２４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。
【００２２】
ここで、インバータ２４の制御について説明する。実施例では、インバータ２４については、モータ２２の目標動作点（トルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍ）に基づいて、正弦波ＰＷＭ（パルス幅変調）制御モード，過変調ＰＷＭ制御モード，矩形波制御モードのうちの何れかを制御モードＭｄとして制御するものとした。ここで、正弦波ＰＷＭ制御モードは、擬似的な三相交流電圧がモータ２２に印加（供給）されるようにインバータ２４を制御する制御モードであり、過変調ＰＷＭ制御モードは、過変調電圧がモータ２２に印加されるようにインバータ２４を制御する制御モードであり、矩形波制御モードは、矩形波電圧がモータ２２に印加されるようにインバータ２４を制御する制御モードである。図２は、モータ２２の回転数Ｎｍ，トルク指令Ｔｍ＊とインバータ２４の制御モードＭｄとの関係の一例を説明するための説明図である。インバータ２４の制御モードＭｄは、図示するように、モータ２２の回転数Ｎｍやトルク指令Ｔｍ＊が小さい側から大きい側に向けて正弦波ＰＷＭ制御モード，過変調ＰＷＭ制御モード，矩形波制御モードとなるように定められる。
【００２３】
正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードでは、制御装置５０は、まず、モータ２２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流の総和が値０であるとして、電流センサ２２ｕ，２２ｖによって検出されたモータ２２の相電流Ｉｕ，Ｉｖと、回転角度検出センサ２２ａによって検出されたモータ２２の回転子の回転角θｍに基づいて演算された電気角θｅと，を用いて、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する。続いて、トルク指令Ｔｍ＊と予め定めたマップとからｄ−ｑ座標系におけるｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。次に、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとの差分ΔＩｄ，ΔＩｑとに基づくフィードバック項としてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を演算する。そして、モータ２２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し、この電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗと搬送波電圧との比較によってトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成して、このＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。
【００２４】
次に、こうして構成された実施例の駆動装置２０の動作、特に、矩形波制御モードでインバータ２４を制御する際の動作について説明する。図３は、駆動装置２０において、矩形波制御モードでのインバータ２４の制御を説明するためのブロック図である。
【００２５】
矩形波制御モードでは、制御装置５０は、図示するように、まず、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと同一の処理で、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）する。続いて、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて、モータ２２から出力されていると推定される推定出力トルクＴｒｑ１を設定する（推定トルク設定）。そして、モータ２２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流の総和が値０であるとして、推定出力トルクＴｒｑ１とＵ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，電圧センサ２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにより検出されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ２２の回転数Ｎｍとを用いて推定出力トルクＴｒｑ１を補正した補正後トルクＴｒｑを設定する。補正後トルクＴｒｑの設定については後述する。そして、補正後トルクＴｒｑをモータ２２の出力トルクとして推定して、補正後トルクＴｒｑとトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θｐ＊を計算する（矩形制御フィードバック演算）。こうして電圧位相指令θｐ＊を計算すると、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ２２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する（スイッチングパターン出力）。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ２４に出力することにより、インバータ２４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。制御装置５０は、こうした処理を所定時間Ｔ（例えば、数ｍｓｅｃなど）毎に繰り返し実行している。
【００２６】
次に、補正後トルクＴｒｑの設定について説明する。図４は、制御装置５０により実行される補正後トルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンが実行されると、制御装置５０は、Ｕ相，Ｖ相の相電流Ｉｕ，ＩｖとＵ相，Ｖ相，Ｗ相の相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ２２の回転数Ｎｍと回転角θｍとを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。相電流Ｉｕ，Ｉｖは、電流センサ２２ｕ，２２ｖで検出されたものを入力している。相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、電圧センサ２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにより検出されたものを入力している。回転数Ｎｍは、モータ２２の回転子の回転角θｍに基づいて演算したものを入力している。回転角θｍは、回転角度検出センサ２２ａにより検出されたものを入力している。
【００２７】
続いて、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて、モータ２２から出力されていると推定される推定出力トルクＴｒｑ１を設定する（ステップＳ１１０）。この処理は、上述の推定トルク設定に対応する処理である。推定出力トルクＴｒｑ１の設定は、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとモータ２２から出力されるトルクとの関係を実験や解析などで定めてマップとして記憶しておき、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑが与えられたときに対応するトルクを推定出力トルクＴｒｑ１に設定する。図５は、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑとモータ２２から出力されるトルクとの関係を示す説明図である。
【００２８】
次に、次式（１）を用いて推定出力トルクＴｒｑ２を演算する（ステップＳ１２０）。推定出力トルクＴｒｑ２は、式（１）に示されるように、モータ２２の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流の総和が値０であるとして、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ（＝０−Ｉｕ−Ｉｖ）と電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと回転数Ｎｍとから演算している。回転数Ｎｍは、回転角度検出センサ２２ａにより検出された回転角θｍを用いて演算されている。一般に、回転角度検出センサ２２ａの検出遅れによる誤差が生じた場合における、回転数Ｎｍと実際のモータ２２の回転数Ｎｍとの乖離はさほど大きくないことが知られている。そのため、回転角θｍと実際の回転角とが乖離したときでも、推定出力トルクＴｒｑ２とモータ２２から出力されるトルクとの乖離は小さい。
【００２９】
Trq2=(Iu・Vu+Iv・Vv+Iw・Vw)/Nm  ・・・（１）
【００３０】
そして、次式（２），（３）を用いて推定出力トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２の平均値であるトルク平均値Ｔｒｑ１＿ａｖ，Ｔｒｑ２＿ａｖを演算する（ステップＳ１３０）。式（２），（３）中、「Ｔｒｑ１＿Ｎ」，「Ｔｒｑ２＿Ｎ」は、本ルーチンをＮ（Ｎは値１以上の実数）回目に実行したときにステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理で設定または演算された推定出力トルクＴｒｑ１，Ｔｒｑ２である。また、値Ｎｔｈは、次式（４）を用いて演算される。式（４）中、「ωｅ」は、モータ３２を含む駆動系のねじれ振動の共振周波数である。駆動系としては、モータ３２の回転軸が車両の駆動軸に接続されるときには、駆動軸に接続される駆動系（モータや駆動輪，デファレンシャルギヤなど）を挙げることができる。なお、「Ｎ」は、本ルーチンの繰り返し回数が値Ｎｔｈになったときに値０にリセットされる。
【００３１】
【数１】
2018137869.tif 000003
【００３２】
【数２】
2018137869.tif 000004
【００３３】
Nth=(1/ωｅ）／Ｔ・・・（４）
【００３４】
続いて、回転数Ｎｍ２の変動量ΔＮｍが所定変動量ｄＮｍｒｅｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。変動量ΔＮｍは、ステップＳ１００の処理で入力されたモータ２２の回転数Ｎｍから前回本ルーチンを実行したときにステップＳ１００の処理で入力された回転数Ｎｍを減じることにより演算される。所定変動量ｄＮｍｒｅｆは、モータ２２の回転数Ｎｍが外乱により変動したか否かを判定するための閾値である。
【００３５】
ここで、外乱によるモータ２２の回転数Ｎｍが変動する理由について説明する。図６は、モータ２２の回転数Ｎｍが外乱により変動したときの推定出力トルクＴｒｑ１とモータ２２から実際に出力されている実トルクＴｍｒとの時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、実トルクＴｍｒの時間変化の一例である。破線は、推定出力トルクＴｒｑ１の時間変化の一例である。回転角度検出センサ２２ａによるモータ２２の回転角θｍの検出に遅れが生じると、推定出力トルクＴｒｑ１は、図５に示すように、実トルクＴｍｒに対して位相に遅れが生じる。例えば、モータ２２の回転数Ｎｍが増加、減少、増加と変化するときには、推定出力トルクＴｒｑ１は、モータ２２の回転数Ｎｍが増加するときには実トルクＴｍｒに比して小さく演算され、モータ２２の回転数Ｎｍが減少するときには実トルクＴｍｒに比して大きく演算される。実トルクＴｍｒと推定出力トルクＴｒｑ１との位相差がある程度大きくなると、制御が振動的になって、モータ２２の回転数の変動が大きくなる。外乱によるモータ２２の回転数Ｎｍが変動するのは、こうした理由に基づく。
【００３６】
ステップＳ１４０の処理により変動量ΔＮｍが所定変動量ｄＮｍｒｅｆ以下であると判定されたときには、モータ２２の回転数Ｎｍが外乱により変動していないと判断して、推定出力トルクＴｒｑ１を補正後トルクＴｒｑに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。こうした補正後トルクＴｒｑを設定すると、補正後トルクＴｒｑをモータ２２の出力トルクとして推定して、補正後トルクＴｒｑとトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θｐ＊を計算し、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ２２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ２４に出力することにより、インバータ２４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。このように、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと同一の状態量（相電流Ｉｕ，Ｉｖと回転角θｍ）を用いて演算されたｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑから設定される推定出力Ｔｒｑ１を補正後トルクＴｒｑに設定し、補正後トルクＴｒｑをモータ２２から出力されるトルクとして推定して、インバータ２４を制御することにより、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと矩形波制御との間で制御モードを切り替える際のモータ２２からの出力トルクの急変を抑制している。
【００３７】
ステップＳ１４０の処理で変動量ΔＮｍが所定変動量ｄＮｍｒｅｆを超えていると判定されたときには、モータ２２の回転数Ｎｍが外乱により変動していると判断して、続いて、トルク変動量ΔＴｒｑ１が所定トルク変動量ｄＴｒｑｒｅｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。トルク変動量ΔＴｒｑ１は、ステップＳ１１０の処理で設定した推定出力トルクＴｒｑ１から前回本ルーチンを実行したときにステップＳ１１０の処理で設定した推定出力トルクＴｒｑ１を減じることにより演算される。所定トルク変動量ｄＴｒｑｒｅｆは、推定出力トルクＴｒｑ１が変動しているか否かを判定するための閾値である。
【００３８】
ステップＳ１６０の処理でトルク変動量ΔＴｒｑ１が所定トルク変動量ｄＴｒｑｒｅｆ以下であると判定されたときには、推定出力トルクＴｒｑ１は変動していないと判断して、推定出力トルクＴｒｑ１を補正後トルクＴｒｑに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。こうした補正後トルクＴｒｑを設定すると、補正後トルクＴｒｑをモータ２２の出力トルクとして推定して、補正後トルクＴｒｑとトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θｐ＊を計算し、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ２２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ２４に出力することにより、インバータ２４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。こうした処理により、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと矩形波制御との間で制御モードを切り替える際のモータ２２からの出力トルクの急変を抑制している。
【００３９】
ステップＳ１６０の処理でトルク変動量ΔＴｒｑ１が所定トルク変動量ｄＴｒｑｒｅｆを超えていると判定されたときには、推定出力トルクＴｒｑ２からトルク平均値Ｔｒｑ＿２を減じてトルク変動量ΔＴｒｑ２を演算し（ステップＳ１７０）、トルク平均値Ｔｒｑ＿１にトルク変動量ΔＴｒｑ２を加えたもの、すなわち、トルク平均値Ｔｒｑ＿１をトルク変動量ΔＴｒｑ２で補正したものを補正後トルクＴｒｑに設定して（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。こうして補正後トルクＴｒｑを設定すると、補正後トルクＴｒｑをモータ２２の出力トルクとして推定して、補正後トルクＴｒｑとトルク指令Ｔｍ＊との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θｐ＊を計算し、電圧位相指令θｐ＊に基づく矩形波電圧がモータ２２に印加されるように矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。そして、生成した矩形波信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをインバータ２４に出力することにより、インバータ２４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと同一の状態量（相電流Ｉｕ，Ｉｖと回転角θｍ）を用いて演算される推定出力トルクＴｒｑ１を用いて演算されるトルク平均値Ｔｒｑ＿１をトルク変動量ΔＴｒｑ２で補正したもの、すなわち、トルク平均値Ｔｒｑ＿１をベース値として補正後トルクＴｒｑに設定するから、正弦波ＰＷＭ制御モードや過変調ＰＷＭ制御モードと矩形波制御との間で制御モードを切り替える際のモータ２２からの出力トルクの急変を抑制することができる。また、回転角θｍと実際の回転角とが乖離したときにおける推定出力トルクＴｒｑ２の変動が小さいことから、トルク変動量ΔＴｒｑ２は、モータ２２から実際に出力されているトルクの変動を反映した値であると考えられる。ステップＳ１８０の処理では、トルク平均値Ｔｒｑ＿１にトルク変動量ΔＴｒｑ２を加えたもの、すなわち、トルク平均値Ｔｒｑ＿１をトルク変動量ΔＴｒｑ２で補正したものを補正後トルクＴｒｑとして設定するから、補正後トルクＴｒｑをよりモータ２２から実際に出力されている実トルクＴｍｒへ近づけることができる。
【００４０】
図７は、推定出力トルクＴｒｑ１を補正後トルクＴｒｑとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θｐ＊と、実際に出力されている実トルクＴｒを補正後トルクＴｒｑとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θｐ＊（理想的な電圧位相指令θｐｒ）と、の時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、理想的な電圧位相指令θｐ＊の時間変化の一例である。破線は、推定出力トルクＴｒｑ１を補正後トルクＴｒｑとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θｐ＊の一例である。図６に示すように、推定出力トルクＴｒｑ１を補正後トルクＴｒｑとして矩形制御フィードバック演算すると電圧位相指令θｐ＊と理想的な電圧位相指令θｐｒとが乖離する。実施例では、補正語トルクＴｒｑを実トルクＴｍｒに近づくことで、電圧位相指令θｐ＊を理想的な電圧位相指令θｐｒに近づけることができる。これにより、外乱によるモータ２２の出力トルクの変動を抑制することができる。
【００４１】
以上説明した実施例の駆動装置２０によれば、矩形波制御モードでインバータ２４を制御するときには、モータ２２の各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとモータ２２の回転角θｍとを用いてトルク平均値Ｔｒｑ１＿ａｖを演算し、モータ２２の各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとモータ２２の各相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとモータ２２の回転数Ｎｍとを用いてモータ２２のトルク変動量ΔＴｒｑ２を演算し、トルク平均値Ｔｒｑ１＿ａｖをトルク変動量ΔＴｒｑ２で補正したトルクをモータ２２の出力トルクと推定し、推定した出力トルクを用いてモータ２２が目標トルクＴｍ＊で駆動するようにインバータ３４を制御することにより、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際の出力トルクの急変を抑制すると共に、外乱によるモータ２２の出力トルクの変動を抑制することができる。
【００４２】
実施例の駆動装置２０では、ステップＳ１４０，Ｓ１６０の処理で、回転数Ｎｍ２の変動量ΔＮｍが所定変動量ｄＮｍｒｅｆを超えているか否かやトルク変動量ΔＴｒｑ１が所定トルク変動量ｄＴｒｑｒｅｆを超えているか否かを判定しているが、ステップＳ１４０，Ｓ１６０の処理およびステップＳ１５０の処理を実行せずに、ステップＳ１３０の処理を実行した後に、ステップＳ１７０，Ｓ１８０の処理を実行してもよい。
【００４３】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、インバータ２４が「インバータ」に相当し、制御装置５０が「制御装置」に相当する。
【００４４】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４５】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、モータ駆動装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２０  駆動装置、２２  モータ、２２ａ  回転角度検出センサ、２２ｕ，２２ｖ，２６ｂ  電流センサ、２４  インバータ、２６  バッテリ、２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２６ａ  電圧センサ、５０  制御装置、Ｄ１１〜Ｄ１６  ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６  トランジスタ。
【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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