(57)【要約】【課題】トルク指令の急激な変化に対してトルク精度を所望の範囲に保つ。【解決手段】モータ制御装置において、ｑ軸電流補正量算出部１２０は、積分器４０５を用いたＰＩ制御によりｑ軸電流補正量iqcmp*を演算するｑ軸ＰＩ制御部４００と、積分器４０５からの出力であるｑ軸電流補正量の積分成分iqi*を所定のリミット値Iqi_lmt以内に制限するｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０と、モータのロータ温度Rtmpおよびｑ軸電流指令値iq*に基づいて、リミット値Iqi_lmtを変化させるリミット値変化部４１０と、を有する。【選択図】図４
2019037067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
前記交流モータに流す電流量を定めるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
前記ｄ軸電流指令値を補正するためのｄ軸電流補正量を演算するｄ軸電流補正量算出部と、
前記ｑ軸電流指令値を補正するためのｑ軸電流補正量を演算するｑ軸電流補正量算出部と、
前記ｄ軸電流補正量により前記ｄ軸電流指令値を補正した補正後ｄ軸電流指令値と、前記ｑ軸電流補正量により前記ｑ軸電流指令値を補正した補正後ｑ軸電流指令値とに基づいて、前記交流モータを駆動するための電圧指令値および変調率を演算する電流制御部と、を備え、
前記ｑ軸電流補正量算出部は、
積分器を用いたＰＩ制御により前記ｑ軸電流補正量を演算するｑ軸ＰＩ制御部と、
前記積分器からの出力を所定のリミット値以内に制限するリミッタ部と、
前記交流モータのロータ温度および前記ｑ軸電流指令値に基づいて、前記リミット値を変化させるリミット値変化部と、を有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であって、
前記リミット値変化部は、さらに前記ｄ軸電流補正量に基づいて前記リミット値を変化させるモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ制御装置であって、
前記リミット値は、下限値と上限値とを有し、
前記リミッタ部は、前記積分器からの出力を前記下限値以上かつ前記上限値以下の値に制限し、
前記リミット値変化部は、前記下限値と前記上限値の差分を増減することで前記リミット値を変化させるモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のモータ制御装置であって、
前記ｄ軸電流補正量算出部は、前記変調率が所定の閾値以下のときには前記ｄ軸電流補正量の演算結果を０とするモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のモータ制御装置であって、
前記ｄ軸電流補正量算出部は、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値と、前記交流モータの回転速度とに基づいて、弱め界磁電流を演算する弱め界磁電流算出部と、
前記弱め界磁電流算出部により算出された前記弱め界磁電流に基づくＰＩ制御により前記ｄ軸電流補正量を演算するｄ軸ＰＩ制御部と、を有し、
前記弱め界磁電流算出部は、前記変調率が所定の最大変調率以下のときには前記弱め界磁電流の演算結果を０とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、応答性および追従性を向上したモータ制御装置が求められている。特許文献１には、ＰＩ演算値Ｖdo，Ｖqoを演算するためのＰＩ演算部５１ａ，５２ａと、モータの非干渉化制御のための非干渉化制御量を演算するための非干渉化制御量演算部５１ｂ，５２ｂと、ＰＩ演算値Ｖdo，Ｖqoと非干渉化制御量とを加算する加算部５１ｃ，５２ｃと、この加算部５１ｃ，５２ｃの加算結果を制限し、制限した値を電圧指令値Ｖd*，Ｖq*として出
力するリミッタ５１ｄ，５２ｄと、電圧指令値Ｖd*，Ｖq*から非干渉化制御量を減算する減算部５１ｅ，５２ｅとを備えているモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置において、ＰＩ演算部５１ａ，５２ａは、減算部５１ｅ，５２ｅの減算結果の前回値をＰＩ演算値Ｖdo，Ｖqoを演算するために使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８１９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の従来技術では、トルク指令の急激な変化に対してトルク精度を所望の範囲に保つことが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるモータ制御装置は、交流モータの駆動を制御するものであって、前記交流モータに流す電流量を定めるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を決定する電流指令値決定部と、前記ｄ軸電流指令値を補正するためのｄ軸電流補正量を演算するｄ軸電流補正量算出部と、前記ｑ軸電流指令値を補正するためのｑ軸電流補正量を演算するｑ軸電流補正量算出部と、前記ｄ軸電流補正量により前記ｄ軸電流指令値を補正した補正後ｄ軸電流指令値と、前記ｑ軸電流補正量により前記ｑ軸電流指令値を補正した補正後ｑ軸電流指令値とに基づいて、前記交流モータを駆動するための電圧指令値および変調率を演算する電流制御部と、を備え、前記ｑ軸電流補正量算出部は、積分器を用いたＰＩ制御により前記ｑ軸電流補正量を演算するｑ軸ＰＩ制御部と、前記積分器からの出力を所定のリミット値以内に制限するリミッタ部と、前記交流モータのロータ温度および前記ｑ軸電流指令値に基づいて、前記リミット値を変化させるリミット値変化部と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、トルク指令の急激な変化に対してトルク精度を所望の範囲に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を含むモータ制御システムを説明する図
【図２】本発明の一実施形態に係るｄ軸電流補正量算出部の機能構成を示す図
【図３】本発明の一実施形態に係るｄ軸電流補正量算出部の処理手順を説明するフローチャート
【図４】本発明の一実施形態に係るｑ軸電流補正量算出部の機能構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を含むモータ制御システムを説明する図である。図１に示すモータ制御システムは、高圧電源１と、平滑コンデンサ２と、インバータ３と、交流モータであるモータ４と、回転速度センサ５と、相電流検出器６と、モータ制御装置１０とを有する。
【０００９】
モータ制御装置１０は、モータ４に接続されたインバータ３を制御することでモータ４の駆動を制御するものであり、電流指令値決定部１００と、ｄ軸電流補正量算出部１１０と、ｑ軸電流補正量算出部１２０と、電流制御部１３０と、ＰＷＭ回路１４０と、トルク偏差算出部１５０と、加算器１６０、１７０とを有する。モータ制御装置１０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）において所定のプログラムを実行することで、これらの各機能ブロックを実現することができる。あるいは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて各機能ブロックを実現してもよい。
【００１０】
インバータ３には、モータ４の他に、高圧電源１と平滑コンデンサ２が接続されている。モータ４には回転速度センサ５が設置されており、インバータ３とモータ４の間には相電流検出器６が設けられている。
【００１１】
高圧電源１は、システム駆動用の電源回路であり、インバータ３に直流電力を供給する。平滑コンデンサ２は、高圧電源１とインバータ３の間に接続されており、高圧電源１からインバータ３に供給される直流電力の電圧変動を小さくする。インバータ３は、複数のスイッチング素子を有しており、モータ制御装置１０によって各スイッチング素子のオンオフ状態が切り替えられることにより、高圧電源１から供給される直流電力を３相交流電力に変換してモータ４に出力する。インバータ３の直流側は高圧電源１および平滑コンデンサ２に接続され、３相交流側はモータ４に接続されている。
【００１２】
モータ４は、インバータ３から出力される３相交流電力を受けて回転駆動する。モータ４は、インバータ３の交流側と回転速度センサ５の間に接続されている。回転速度センサ５は、モータ４に接続されており、モータ４の回転速度と角度情報を取得して、モータ４の回転速度に応じた電気角速度ωeを出力する。相電流検出器６は、インバータ３からモータ４に出力される３相交流電流を検出し、各相の電流値iu、iv、iwを出力する。
【００１３】
電流指令値決定部１００は、モータ４に流す電流量を定めるｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*を決定する。電流指令値決定部１００は、不図示の外部コントローラから入力される直流電圧指令Vdc*、トルク指令Trq*およびモータ回転数指令ωr*に基づいて、これらの入力値に対するｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*を決定する。具体的には、電流指令値決定部１００は、たとえば予めテーブル化された入力値と出力値の関係を元に、外部コントローラからの各入力値に応じた出力値としてのｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*を決定する。なお、これ以外の方法、たとえば所定の演算式を用いてｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*を決定してもよい。また、直流電圧指令Vdc*、トルク指令Trq*およびモータ回転数指令ωr*のうち、いずれかの入力値を他のものと置き換えたり、省略したりしてもよい。
【００１４】
ｄ軸電流補正量算出部１１０は、電流指令値決定部１００と電流制御部１３０の間に接続されており、電流指令値決定部１００により決定されたｄ軸電流指令値id*を補正するためのｄ軸電流補正量idcmp*を演算する。具体的には、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、電流指令値決定部１００から入力されるｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*と、回転速度センサ５から入力される電気角速度ωeと、電流制御部１３０から入力される変調率MFとに基づいて、ｄ軸電流補正量idcmp*の演算を行う。なお、ｄ軸電流補正量算出部１１０によるｄ軸電流補正量idcmp*の演算方法の詳細については、後で図２を参照して説明する。
【００１５】
ｑ軸電流補正量算出部１２０は、電流指令値決定部１００と電流制御部１３０の間に接続されており、電流指令値決定部１００により決定されたｑ軸電流指令値iq*を補正するためのｑ軸電流補正量iqcmp*を演算する。具体的には、ｑ軸電流補正量算出部１２０は、電流指令値決定部１００から入力されるｑ軸電流指令値iq*と、ｄ軸電流補正量算出部１１０から入力されるｄ軸電流補正量idcmp*と、トルク偏差算出部１５０から入力されるトルク偏差量ΔTrqと、外部から入力されるモータ４のロータ温度Rtmpおよびロータ温度基準値Rtmp_baseとに基づいて、ｑ軸電流補正量iqcmp*の演算を行う。なお、ｑ軸電流補正量算出部１２０によるｑ軸電流補正量iqcmp*の具体的な演算方法については、後で図４を参照して説明する。
【００１６】
加算器１６０は、ｄ軸電流補正量算出部１１０で演算されたｄ軸電流補正量idcmp*をｄ軸電流指令値id*に対して加算することで、ｄ軸電流指令値id*を補正した補正後ｄ軸電流指令値idh*を演算する。加算器１７０は、ｑ軸電流補正量算出部１２０で演算されたｑ軸電流補正量iqcmp*をｑ軸電流指令値iq*に対して加算することで、ｑ軸電流指令値iq*を補正した補正後ｑ軸電流指令値iqh*を演算する。
【００１７】
電流制御部１３０は、加算器１６０、１７０とＰＷＭ回路１４０の間に接続されており、補正後ｄ軸電流指令値idh*および補正後ｑ軸電流指令値iqh*に基づいて、各相の電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を出力する。このとき電流制御部１３０は、相電流検出器６から入力される各相の電流値iu、iv、iwをフィードバック電流として用いて、電気角速度ωeに応じた電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を演算し、ＰＷＭ回路１４０に出力する。さらに電流制御部１３０は、電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の演算結果から変調率MFを演算し、ｄ軸電流補正量算出部１１０に出力する。
【００１８】
ＰＷＭ回路１４０は、電流制御部１３０とインバータ３の間に接続されており、電流制御部１３０から取得した各相の電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を用いて、インバータ３の各スイッチング素子に対するＰＷＭ信号を生成し、インバータ３に出力する。このＰＷＭ信号に応じてインバータ３の各スイッチング素子がスイッチング駆動することにより、インバータ３からモータ４に交流電力が供給され、モータ４が回転駆動する。
【００１９】
トルク偏差算出部１５０は、電流指令値決定部１００とｑ軸電流補正量算出部１２０の間に接続されている。トルク偏差算出部１５０は、電流指令値決定部１００から入力されるｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*と、これらを補正して得られた補正後ｄ軸電流指令値idh*および補正後ｑ軸電流指令値iqh*と、モータ４のロータ温度Rtmpとに基づいて、トルク指令Trq*に対してモータ４が実際に出力するトルクとの差分に相当するトルク偏差ΔTrqを演算し、ｑ軸電流補正量算出部１２０に出力する。なお、モータ４の出力トルクを計測し、その値とトルク指令Trq*との差分を求めることでトルク偏差ΔTrqを演算してもよい。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態に係るｄ軸電流補正量算出部１１０の機能構成を示す図である。ｄ軸電流補正量算出部１１０は、弱め界磁電流算出部２００と、ｄ軸ＰＩ制御部２１０と、ｄ軸電流補正出力第一判定器２２０と、ｄ軸電流補正出力第二判定器２３０とを有する。
【００２１】
弱め界磁電流算出部２００は、減算器２０１、リミッタ２０２、除算器２０３、乗算器２０４、ｄ軸インダクタンステーブル２０５、および除算器２０６の各演算要素を有する。減算器２０１は、ｄ軸電流補正量算出部１１０にそれぞれ入力された最大変調率MFmaxと変調率MFの差分を計算する。リミッタ２０２は、減算器２０１で計算された最大変調率MFmaxと変調率MFの差分を所定の範囲内に制限する。除算器２０３は、リミッタ２０２で制限された最大変調率MFmaxと変調率MFの差分を、ｄ軸電流補正量算出部１１０に入力された電気角速度ωeで除算する。乗算器２０４は、除算器２０３の除算結果に対して所定の制御角周波数ωCLKを乗算する。ｄ軸インダクタンステーブル２０５は、ｄ軸電流補正量算出部１１０にそれぞれ入力されたｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*に基づいて、これらの入力値に応じたｄ軸インダクタンスLdを出力する。除算器２０６は、乗算器２０４の乗算結果を、ｄ軸インダクタンステーブル２０５で求められたｄ軸インダクタンスLdで除算し、その演算結果を弱め界磁電流idw*として出力する。
【００２２】
弱め界磁電流算出部２００は、以上説明した演算を各演算要素においてそれぞれ行うことにより、ｄ軸電流補正量算出部１１０に入力されたｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*と、モータ４の回転速度とに基づいて、モータ４に対する弱め界磁電流idw*を演算することができる。
【００２３】
ｄ軸ＰＩ制御部２１０は、乗算器２１１、加算器２１２、乗算器２１３、加算器２１４、および積分器２１５の各演算要素を有する。乗算器２１１は、弱め界磁電流idw*に所定の比例ゲインKdpを乗算することで、ｄ軸電流補正量の比例成分idp*を演算する。乗算器２１３は、弱め界磁電流idw*に所定の積分ゲインKdiを乗算する。加算器２１２は、乗算器２１３による乗算結果に積分器２１５からの出力を加算することで、ｄ軸電流補正量の積分成分idi*を演算する。加算器２１４は、ｄ軸電流補正量の比例成分idp*と積分成分idi*とを合計することで、ｄ軸電流補正量idcmp*を演算する。積分器２１５は、ｄ軸電流補正出力第二判定器２３０からの出力を積分して加算器２１２に出力する。
【００２４】
ｄ軸ＰＩ制御部２１０は、以上説明した演算を各演算要素においてそれぞれ行うことによって、弱め界磁電流算出部２００で算出された弱め界磁電流idw*に基づくＰＩ制御により、ｄ軸電流補正量idcmp*を演算することができる。
【００２５】
ｄ軸電流補正出力第一判定器２２０には、変調率MFと、ｄ軸ＰＩ制御部２１０により算出されたｄ軸電流補正量idcmp*とが入力される。ｄ軸電流補正出力第一判定器２２０は、変調率MFを所定の閾値と比較し、変調率MFが閾値以下のときには、ｄ軸電流補正量算出部１１０によるｄ軸電流補正量idcmp*の演算結果を０として出力する。一方、変調率MFが閾値を超えたときには、ｄ軸ＰＩ制御部２１０が算出したｄ軸電流補正量idcmp*を、そのままｄ軸電流補正量算出部１１０によるｄ軸電流補正量idcmp*の演算結果として出力する。
【００２６】
ｄ軸電流補正出力第二判定器２３０には、変調率MFと、ｄ軸ＰＩ制御部２１０により算出されたｄ軸電流補正量の積分成分idi*とが入力される。ｄ軸電流補正出力第二判定器２３０は、変調率MFを所定の閾値と比較し、変調率MFが閾値以下のときには０を、閾値を超えたときにはｄ軸電流補正量の積分成分idi*を、ｄ軸ＰＩ制御部２１０の積分器２１５に対して出力する。なお、ｄ軸電流補正出力第二判定器２３０において変調率MFと比較される閾値は、ｄ軸電流補正出力第一判定器２２０と同じものであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２７】
以下では、ｄ軸電流補正量算出部１１０における演算内容についてさらに説明する。ｄ軸電流補正量算出部１１０は、前述のように、電流指令値決定部１００において決定されたｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*と、電流制御部１３０において算出された変調率MFと、最大変調率MFとに基づいて、弱め界磁電流算出部２００により、弱め界磁電流idw*を演算する。この弱め界磁電流idw*に対して、ｄ軸ＰＩ制御部２１０によりＰＩ制御を行うことで、ｄ軸電流補正量idcmp*を演算する。これにより、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、モータ４の印加電圧が制限値を超えるモータ４の速度領域において、印加電圧が規定電圧を超えないようにｄ軸電流指令値id*を補正制御する。すなわち、永久磁石により界磁磁束を得るPMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor）を用いて構成されるモータ４では、界磁磁束を直接制御できないが、負のｄ軸電流をモータ４に流すことで生じる減磁効果により、ｄ軸方向の磁束を減少させることができる。ｄ軸電流補正量算出部１１０では、これを利用してｄ軸電流量を制御し、モータ４の誘起電圧を所定値以下に抑えることで、モータ４の線間電圧を規定電圧以内に抑えるようにしている。
【００２８】
モータ４における鎖交磁束の最大値をφmax、電圧制限値をVlim、電気角速度をωe、ｄ軸インダクタンスをLd、ｑ軸インダクタンスをLq、ｑ軸電流をIqとすると、弱め磁束制御におけるｄ軸電流Idは下記の式（１）で表される。
【００２９】
【数１】
2019037067.tif 000003
【００３０】
また、制御角周波数をωCLKとすると、弱め界磁ゲインKfwは以下の式（２）で示される。
【００３１】
【数２】
2019037067.tif 000004
【００３２】
変調率をMF、最大変調率をMFmaxとすると、上記の式（１）、（２）から、弱め界磁電流idw*は以下の式（３）で表される。
【００３３】
【数３】
2019037067.tif 000005
【００３４】
図２に示した弱め界磁電流算出部２００の構成は、上記式（３）の演算に相当するものである。ｄ軸ＰＩ制御部２１０は、式（３）で算出した弱め界磁電流idw*をＰＩ制御することでｄ軸電流補正量idcmp*を演算する。こうして算出されたｄ軸電流補正量idcmp*をｄ軸電流指令値id*に加算することで求められた補正後ｄ軸電流指令値idh*を用いて、電流制御部１３０は電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を演算する。これにより、モータ４の誘起電圧を抑制し、線間電圧を規定電圧以内に抑えることができる。その結果、高回転領域でも最大トルク出力を保ったまま、安定したモータ４の電流制御を実現できる。
【００３５】
図３は、本発明の一実施形態に係るｄ軸電流補正量算出部１１０の処理手順を説明するフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ１０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、最大変調率MFmax、変調率MF、電気角速度ωe、ｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*の各制御パラメータを取得する。
【００３７】
ステップＳ２０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、弱め界磁電流算出部２００のリミッタ２０２により、ステップＳ１０で取得した最大変調率MFmaxと変調率MFとの大小判定を実施する。その結果、変調率MFが最大変調率MFmaxよりも大きいとき、すなわちMFmax−MF＜０の不等式が成り立つときには、処理をステップＳ３０に進める。一方、変調率MFが最大変調率MFmax以下であるとき、すなわち不等式の不成立時には、処理をステップＳ４０に進める。
【００３８】
ステップＳ３０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、弱め界磁電流算出部２００により、ステップＳ１０で取得した各制御パラメータから弱め界磁電流idw*を算出する。その後、処理をステップＳ５０に進める。
【００３９】
ステップＳ４０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、弱め界磁電流算出部２００のリミッタ２０２からの出力を０とすることで、弱め界磁電流idw*の演算結果を０とする。これにより、モータ４に流れる弱め界磁電流idw*を０に近づけるように制御する。その後、処理をステップＳ５０に進める。
【００４０】
ステップＳ５０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、ｄ軸電流補正出力第一判定器２２０により、ステップＳ１０で取得した変調率MFと所定の変調率閾値との大小判定を実施する。その結果、変調率MFが閾値よりも大きいときには処理をステップＳ６０に進め、閾値以下のときには処理をステップＳ７０に進める。
【００４１】
ステップＳ６０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、ｄ軸ＰＩ制御部２１０により、ステップＳ３０で算出した弱め界磁電流idw*からｄ軸電流補正量idcmp*を算出する。その後、処理をステップＳ８０に進める。
【００４２】
ステップＳ７０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、ｄ軸電流補正出力第一判定器２２０からの出力を０とすることで、ｄ軸電流補正量idcmp*の演算結果を０とする。これにより、ｄ軸電流指令値id*に対して弱め磁束制御による補正が行われないようにする。その後、処理をステップＳ８０に進める。
【００４３】
ステップＳ８０において、ｄ軸電流補正量算出部１１０は、ステップＳ５０の判定結果に応じて実行されたステップＳ６０あるいはステップＳ７０の演算結果を、ｄ軸電流補正量idcmp*として出力する。
【００４４】
図４は、本発明の一実施形態に係るｑ軸電流補正量算出部１２０の機能構成を示す図である。ｑ軸電流補正量算出部１２０は、ｑ軸ＰＩ制御部４００と、リミット値変化部４１０と、ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０とを有する。
【００４５】
ｑ軸ＰＩ制御部４００は、乗算器４０１、加算器４０２、乗算器４０３、加算器４０４、および積分器４０５の各演算要素を有する。乗算器４０１は、トルク偏差算出部１５０からｑ軸電流補正量算出部１２０に入力されたトルク偏差ΔTrqに所定の比例ゲインKqpを乗算することで、ｑ軸電流補正量の比例成分iqp*を演算する。乗算器４０３は、トルク偏差ΔTrqに所定の積分ゲインKqiを乗算する。加算器４０２は、乗算器４０３による乗算結果に積分器４０５からの出力を加算することで、ｑ軸電流補正量の積分成分iqi*を演算する。加算器４０４は、ｑ軸電流補正量の比例成分iqp*と積分成分iqi*とを合計することで、ｑ軸電流補正量iqcmp*を演算する。積分器４０５は、ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０からの出力を積分して加算器４０２に出力する。
【００４６】
ｑ軸ＰＩ制御部４００は、以上説明した演算を各演算要素においてそれぞれ行うことによって、積分器４０５を用いたＰＩ制御により、ｑ軸電流補正量iqcmp*を演算することができる。
【００４７】
ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０は、ｑ軸ＰＩ制御部４００から出力されるｑ軸電流補正量の積分成分iqi*に対して、所定のリミット値以内に制限するためのリミット処理を施す。すなわち、ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０は、ｑ軸ＰＩ制御部４００の積分器４０５からの出力であるｑ軸電流補正量の積分成分iqi*を、所定のリミット値以内に制限する。なお、ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０におけるリミット値は、後述のようにリミット値変化部４１０からの出力に応じて変化される。
【００４８】
リミット値変化部４１０は、減算器４１１、乗算器４１２〜４１４、および加算器４１５の各演算要素を有する。減算器４１１は、ｑ軸電流補正量算出部１２０にそれぞれ入力されたロータ温度Rtmpとロータ温度基準値Rtmp_baseの差分を計算する。乗算器４１２は、減算器４１１で計算されたロータ温度Rtmpとロータ温度基準値Rtmp_baseの差分に所定の比例ゲインKiqを乗算する。乗算器４１３は、乗算器４１２の演算結果に対して、ｑ軸電流補正量算出部１２０に入力されたｑ軸電流指令値iq*を乗算する。乗算器４１４は、ｄ軸電流補正量算出部１１０からｑ軸電流補正量算出部１２０に入力されたｄ軸電流補正量idcmp*に所定の比例ゲインKidを乗算する。加算器４１５は、乗算器４１３の演算結果と乗算器４１４の演算結果を合計し、その演算結果をｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０のリミット値Iqi_lmtとして出力する。
【００４９】
ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０は、リミット値変化部４１０から出力されるリミット値Iqi_lmtを用いて、前述のリミット処理を実施する。その結果、ｑ軸ＰＩ制御部４００の積分器４０５から出力されるｑ軸電流補正量の積分成分iqi*は、リミット値Iqi_lmtに応じた範囲内に制限される。すなわち、リミット値変化部４１０は、以上説明した演算を各演算要素においてそれぞれ行うことにより、モータ４のロータ温度Rtmp、ｑ軸電流指令値iq*およびｄ軸電流補正量idcmp*に基づいて、ｑ軸電流補正量の積分成分iqi*に対するリミット値Iqi_lmtを変化させることができる。
【００５０】
以下では、ｑ軸電流補正量算出部１２０における演算内容についてさらに説明する。ｑ軸電流補正量算出部１２０は、前述のように、トルク指令Trq*に対するトルク偏差ΔTrqを用いて、ｑ軸ＰＩ制御部４００によりＰＩ制御を行うことで、ｑ軸電流補正量iqcmp*を演算する。このＰＩ制御において用いられるｑ軸電流補正量の積分成分iqi*を、ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０が行うリミット処理により、リミット値Iqi_lmtの範囲内にリミットする。このとき、リミット値変化部４１０において、モータ４のロータ温度Rtmpおよびロータ温度基準値Rtmp_baseと、ｑ軸電流指令値iq*およびｄ軸電流補正量idcmp*とに基づいて、リミット処理におけるリミット値Iqi_lmtを演算する。これにより、ｑ軸電流補正量算出部１２０は、モータ４のロータ温度に応じてｑ軸電流指令値iq*を補正制御する。
【００５１】
モータ４のトルク指令に対する実トルクの偏差をΔTrq、モータ４のロータ温度をRtmp、ロータ温度基準値をRtmp_base、ｑ軸電流指令値をIq*、ｄ軸電流補正量をIdcmp*とすると、積分項のリミット値Iqi_lmtは以下の式（４）で示される。
【００５２】
【数４】
2019037067.tif 000006
【００５３】
上記の式（４）において、ｄ軸電流ゲインKidおよびｑ軸電流ゲインKiqは、いずれも定数である。これらの定数は、たとえば、モータ４の実装範囲内でのロータ温度、基準温度、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づいて予め定められる。
【００５４】
ｑ軸電流補正量の積分成分Iqi*は、上記の式（４）により導出される積分項のリミット値Iqi_lmtにより、以下の式（５）で制限される。
【００５５】
【数５】
2019037067.tif 000007
【００５６】
図４に示したリミット値変化部４１０およびｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０の構成は、上記式（４）、（５）の演算にそれぞれ相当するものである。すなわち、ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０は、式（５）により、リミット値Iqi_lmtの正値を上限値とし、リミット値Iqi_lmtの負値を下限値として、ｑ軸ＰＩ制御部４００の積分器４０５からの出力を、下限値以上かつ上限値以下の値に制限する。また、リミット値変化部４１０は、式（５）で表される下限値と上限値の差分を式（４）により増減することで、積分器４０５に対するリミット値を変化させる。
【００５７】
ｑ軸電流補正量算出部１２０のｑ軸ＰＩ制御部４００では、上記のようにして上下限処理を施したｑ軸電流補正量の積分成分iqi*を用いてＰＩ制御を行う。これにより、モータ４のロータ温度Rtmpに応じたｑ軸電流補正量iqcmp*を算出できるため、ｑ軸電流指令値iq*の急峻な変化にも対応できる。その結果、たとえばロータ温度の変化が激しい環境での急加減速時などのように、トルク指令の急激な変化に対しても、トルク精度を所望の範囲に維持することができる。すなわち、トルク指令の急峻な変化時には、従来の制御方法ではｑ軸電流指令値iq*に対して必要以上の電流補正が加えられてしまい、トルクショックを引き起こす可能性がある。一方、本実施形態では、ｑ軸電流補正量算出部１２０において、前述のような処理により、モータ４のロータ温度Rtmpとｑ軸電流指令値iq*に応じた電流補正のリミット処理を、ｑ軸ＰＩ制御部４００に設けられた積分器４０５に対して行う。これにより、ｑ軸電流指令値iq*に対する過補正を防ぐことができ、かつトルク指令の急激な変化にも対応できる。したがって、モータ４を自動車等の車両に搭載した場合には、トルクショックによるモータ４の異音や車両の振動などを防いで、運転者の乗り心地や走行性能が損なわれる可能性を回避できる。
【００５８】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００５９】
（１）交流モータであるモータ４の駆動を制御するモータ制御装置１０は、モータ４に流す電流量を定めるｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*を決定する電流指令値決定部１００と、ｄ軸電流指令値id*を補正するためのｄ軸電流補正量idcmp*を演算するｄ軸電流補正量算出部１１０と、ｑ軸電流指令値iq*を補正するためのｑ軸電流補正量iqcmp*を演算するｑ軸電流補正量算出部１２０と、ｄ軸電流補正量idcmp*によりｄ軸電流指令値id*を補正した補正後ｄ軸電流指令値idh*と、ｑ軸電流補正量iqcmp*によりｑ軸電流指令値iq*を補正した補正後ｑ軸電流指令値iqh*とに基づいて、モータ４を駆動するための電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*および変調率MFを演算する電流制御部１３０と、を備える。ｑ軸電流補正量算出部１２０は、積分器４０５を用いたＰＩ制御によりｑ軸電流補正量iqcmp*を演算するｑ軸ＰＩ制御部４００と、積分器４０５からの出力であるｑ軸電流補正量の積分成分iqi*を所定のリミット値Iqi_lmt以内に制限するリミッタ部、すなわちｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０と、モータ４のロータ温度Rtmpおよびｑ軸電流指令値iq*に基づいて、リミット値Iqi_lmtを変化させるリミット値変化部４１０と、を有する。このようにしたので、モータ制御装置１０はｑ軸電流指令値iq*の急峻な変化にも対応でき、その結果、トルク指令の急激な変化に対してトルク精度を所望の範囲に保つことができる。
【００６０】
（２）モータ制御装置１０において、リミット値変化部４１０は、さらにｄ軸電流補正量idcmp*に基づいてリミット値Iqi_lmtを変化させる。このようにしたので、モータ４の誘起電圧を所定値以下に抑えるように最適なリミット値Iqi_lmtとすることができる。
【００６１】
（３）リミット値Iqi_lmtは、下限値と上限値とを有し、ｑ軸電流補正量積分項リミッタ４２０は、積分器４０５からの出力をリミット値Iqi_lmtの下限値以上かつ上限値以下の値に制限する。リミット値変化部４１０は、この下限値と上限値の差分を増減することでリミット値Iqi_lmtを変化させる。このようにしたので、積分器４０５から出力されるｑ軸電流補正量の積分成分iqi*を適切に制限することができる。
【００６２】
（４）ｄ軸電流補正量算出部１１０は、変調率MFが所定の閾値以下のときには（図３、ステップＳ５０：ＮＯ）ｄ軸電流補正量idcmp*の演算結果を０とする（ステップＳ６０）。このようにしたので、変調率MFの大きさに応じて、弱め磁束制御が不要なときにはこれを実施しないようにすることができる。
【００６３】
（５）ｄ軸電流補正量算出部１１０は、ｄ軸電流指令値id*およびｑ軸電流指令値iq*と、モータ４の回転速度とに基づいて、弱め界磁電流idw*を演算する弱め界磁電流算出部２００と、弱め界磁電流算出部２００により算出された弱め界磁電流idw*に基づくＰＩ制御によりｄ軸電流補正量idcmp*を演算するｄ軸ＰＩ制御部２１０と、を有する。弱め界磁電流算出部２００は、変調率MFが所定の最大変調率MFmax以下のときには（図３、ステップＳ２０：ＹＥＳ）弱め界磁電流idw*の演算結果を０とする（ステップＳ３０）。このようにしたので、変調率MFの大きさに応じて、弱め界磁電流idw*を０に近づけるように制御することができる。
【００６４】
なお、以上説明した実施形態では、ｑ軸電流補正量算出部１２０のリミット値変化部４１０において、リミット値Iqi_lmtを求める際にｄ軸電流補正量idcmp*を用いる例を説明したが、ｄ軸電流補正量idcmp*を用いずにリミット値Iqi_lmtを求めてもよい。このようにすれば、リミット値変化部４１０の演算負荷を軽減しつつ、ｑ軸電流指令値iq*の急峻な変化にもある程度は対応できる。そのため、トルク指令の急激な変化に対してトルク精度を所望の範囲に保つことができる。
【００６５】
以上説明した実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１：高圧電源
２：平滑コンデンサ
３：インバータ
４：モータ
５：回転速度センサ
６：相電流検出器
１０：モータ制御装置
１００：電流指令値決定部
１１０：ｄ軸電流補正量算出部
１２０：ｑ軸電流補正量算出部
１３０：電流制御部
１４０：ＰＷＭ回路
１５０：トルク偏差算出部
１６０：加算器
１７０：加算器
２００：弱め界磁電流算出部
２１０：ｄ軸ＰＩ制御部
２２０：ｄ軸電流補正出力第一判定器
２３０：ｄ軸電流補正出力第二判定器
４００：ｑ軸ＰＩ制御部
４１０：リミット値変化部
４２０：ｑ軸電流補正量積分項リミッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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