(57)【要約】  例示的実施形態では、公称動作時直流（ｄｃ）バス電圧（３１０）を含むＩＰＭ機械と、そのＩＰＭ機械の動作時ｄｃバス電圧（Ｖｄｃ）を検出し、その公称動作時ｄｃバス電圧（３１０）およびその検出した動作時ｄｃバス電圧（Ｖｄｃ）に基づいて、ＩＰＭ機械を制御するように構成された、コントローラ（１１０）とを含む、埋込永久磁石（ＩＰＭ）機械システムを開示する。
2014509822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
公称(nominal)動作時直流（ｄｃ）バス電圧を含む埋込(Interior)永久磁石（ＩＰＭ）機械と、
前記ＩＰＭ機械の動作時(operating)ｄｃバス電圧を検出し、前記公称動作時ｄｃバス電圧および前記検出した動作時ｄｃバス電圧に基づいて、前記ＩＰＭ機械を制御するように構成されたコントローラとを備える、埋込永久磁石（ＩＰＭ）機械システム。
【請求項２】
前記コントローラが、前記ＩＰＭ機械の動作時回転子シャフト回転速度(operating rotor shaft speed)を検出し、前記検出した動作時ｄｃバス電圧と前記検出した動作時回転子シャフト回転速度との比を決定し、前記決定した比に基づいて、前記ＩＰＭ機械を制御するように構成された、請求項１に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項３】
前記コントローラが、前記決定した比に関連する補償係数(compensation coefficient)に基づいて、前記ＩＰＭ機械を制御するように構成された、請求項２に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項４】
前記コントローラが、前記補償係数を前記決定した比と乗算することによって、前記決定した比を調節するように構成され、前記調節した比は、様々な回転子シャフト回転速度での前記ＩＰＭ機械のパラメータの変化を示す、請求項３に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項５】
前記コントローラが、前記決定した比に基づいて、直軸(direct axis)と横軸(quadrature axis)の電流コマンドのセットを生成して、前記ＩＰＭ機械の出力トルクを制御するように構成された、請求項２に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項６】
前記コントローラが、
前記ＩＰＭ機械の前記動作時ｄｃバス電圧および３相電流を検出するように構成された第１の処理ユニットと、
前記ＩＰＭ機械の回転子シャフト角度位置および前記ＩＰＭ機械の動作時回転子シャフト回転速度を検出するように構成された第２の処理ユニットと、
前記検出した動作時ｄｃバス電圧と前記検出した動作時回転子シャフト回転速度との比を決定するように構成された計算ユニットとを含み、前記直軸と横軸の電流コマンドのセットが、前記決定した比に基づく、請求項５に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項７】
前記コントローラが、前記決定した比に基づいて、前記直軸と横軸の電流コマンドのセットを決定するように構成された２つの３次元ルックアップテーブルを含む、請求項６に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項８】
前記コントローラが、複数の補償係数を格納するように構成されたルックアップテーブルを含み、前記複数の補償係数がそれぞれ、動作時ｄｃバス電圧にそれぞれ関連し、前記直軸と横軸の電流コマンドのセットが、前記決定した比に関連する前記補償係数に基づく、請求項６に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項９】
前記ルックアップテーブルが、２次元ルックアップテーブルである、請求項８に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項１０】
前記コントローラが、
前記関連する補償係数およびトルクコマンドによって調節された前記決定した比に基づいて、前記ｄ軸電流コマンドを決定するように構成された第１の３次元ルックアップテーブルと、
前記関連する補償係数および前記トルクコマンドによって調節された前記決定した比に基づいて、前記ｑ軸電流コマンドを決定するように構成された第２の３次元ルックアップテーブルとを含む、請求項５に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項１１】
前記トルクコマンドが、ベーストルクの百分率である、請求項１０に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項１２】
前記ベーストルクが、前記関連する補償係数によって調節された前記決定した比に基づく、請求項１１に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項１３】
前記コントローラが、
複数のベーストルクを格納するように構成された２次元ルックアップテーブルを含み、前記複数のベーストルクがそれぞれ、動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度との比にそれぞれ関連する、請求項１２に記載のＩＰＭ機械システム。
【請求項１４】
埋込永久磁石（ＩＰＭ）機械の動作時ｄｃバス電圧および前記ＩＰＭ機械の公称ｄｃバス電圧を決定するステップと、
その後、前記ＩＰＭ機械の前記動作時ｄｃバス電圧および前記ＩＰＭ機械の前記公称ｄｃバス電圧に基づいて、駆動コマンドを決定するステップと、
前記決定した駆動コマンドを前記ＩＰＭ機械に出力するステップとを含む、埋込永久磁石（ＩＰＭ）機械を制御する方法。
【請求項１５】
前記その後決定するステップが、
前記決定した差に基づいて、直軸と横軸の電流コマンドのセットを決定するステップを含み、前記出力するステップが、前記直軸と横軸の電流コマンドを前記ＩＰＭ機械に出力するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記決定するステップが、前記ＩＰＭ機械の動作時回転子シャフト回転速度を決定するステップを含み、
前記その後決定するステップが、
前記動作時ｄｃバス電圧と前記動作時回転子シャフト回転速度との間の比を決定するステップと、
関連する補償係数と前記決定した比を乗算することによって、前記決定した比を調節するステップと、
前記調節した比に基づいて、前記駆動コマンドを決定するステップとを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記関連する補償係数が、前記動作時ｄｃバス電圧に基づく、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記その後決定するステップが、
前記調節した比に基づいて、ベーストルクを決定するステップと、
トルクコマンドの真の(true)数値を受信するステップと、
前記ベーストルクに対する前記トルクコマンドの真の数値の百分率を決定するステップと、
前記決定したトルクコマンド百分率および調整した比に基づいて、前記駆動電流コマンドを決定するステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
埋込永久磁石（ＩＰＭ）機械と、
前記ＩＰＭ機械の動作時ｄｃバス電圧および動作時回転子シャフト回転速度を検出し、前記検出した動作時ｄｃバス電圧と前記検出した動作時回転子シャフト回転速度との比を決定し、前記決定した比に基づいて、前記ＩＰＭ機械を制御するように構成されたコントローラとを備える、埋込永久磁石（ＩＰＭ）機械システム。
【請求項２０】
前記コントローラが、前記決定した比に基づいてベーストルクを決定し、
トルクコマンドの真の数値を受信し、
前記ベーストルクに対する前記トルクコマンドの真の数値の百分率を決定し、
前記決定したトルクコマンド百分率および決定した比に基づいて、前記ＩＰＭ機械を制御するように構成された、請求項１９に記載のＩＰＭ機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的実施形態は、埋込永久磁石（ＩＰＭ）モータまたは機械など電子駆動装置を制御するための電子駆動装置システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰＭモータ制御は、中速から高速の範囲で電圧制限を有する。特定の直流（ｄｃ）バス電圧レベルが、一群の回転子速度について最良の一連の動作軌道を決定する。ＩＰＭの特性評価は、通常、公称ｄｃバス電圧レベルでのみ実施される。言い換えると、コントローラのルックアップテーブルから直軸および横軸（ｄ−ｑ）電流コマンドを生成するモータの動作点は、一群の回転子回転速度に対する公称ｄｃバス電圧レベルでのみ較正される。
【０００３】
実際のＩＰＭ機械の用途では、動作時ｄｃバス電圧は、特にバッテリの用途で、大幅に変動することがあり、運転モードおよびブレーキモードを通じてサイクルする。動作時ｄｃバス電圧の変動は、ｄｃバス電圧がより低いとき電流調整に影響を及ぼすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例示的実施形態は、ＩＰＭ機械を制御するためのＩＰＭ機械システムおよび方法を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、動作時ｄｃバス電圧が、モータの回生によって上昇し、その結果公称ｄｃバス電圧より高くなった場合、ＩＰＭモータ制御では、出力トルク、動力を増大させるため、また効率を向上させるために上昇したｄｃバス電圧を利用するべきであることを見出した。動作時ｄｃバス電圧が、公称ｄｃバス電圧より低い場合、動作時ｄｃバス電圧に対応するモータ動作点は、調節されて健全な電流制御を確実にする。
【０００６】
例示的実施形態は、ｄｃバス電圧を利用して一群の回転子回転速度に対する一連の動作軌道を決定する。言い換えると、例示的実施形態は、ｄｃバス電圧を変化させて効率よくＩＰＭモータを操作する。いくつかの例示的実施形態では、ＩＰＭモータは、公称電圧での特性評価データのみ使用しながら操作される。
【０００７】
例示的一実施形態では、公称動作時直流（ｄｃ）バス電圧を含むＩＰＭ機械と、このＩＰＭ機械の動作時ｄｃバス電圧を検出し、この公称動作時ｄｃバス電圧およびこの検出した動作時ｄｃバス電圧に基づいて、ＩＰＭ機械を制御するように構成されたコントローラとを含む、機械ＩＰＭ機械システムを開示する。
【０００８】
少なくとも別の例示的実施形態では、ＩＰＭ機械を制御する方法を開示する。この方法は、ＩＰＭ機械の動作時ｄｃバス電圧およびＩＰＭ機械の公称ｄｃバス電圧を決定するステップと、その後、このＩＰＭ機械の動作時ｄｃバス電圧およびこのＩＰＭ機械の公称ｄｃバス電圧に基づいて、駆動コマンドを決定するステップと、この決定した駆動コマンドをこのＩＰＭ機械に出力するステップとを含む。
【０００９】
少なくとも別の例示的実施形態では、ＩＰＭ機械と、このＩＰＭ機械の動作時ｄｃバス電圧および動作時回転子シャフト回転速度を検出し、この検出した動作時ｄｃバス電圧とこの検出した動作時回転子シャフト回転速度との比を決定し、この決定した比に基づいて、このＩＰＭ機械を制御するように構成されたコントローラとを含む、ＩＰＭ機械システムを開示する。
【００１０】
例示的実施形態は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明からより明確に理解されよう。図１〜図５Ｂに、本明細書中で説明する例示的実施形態を示すがこれに限定しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電気モータを制御するためのシステムの例示的一実施形態のブロック図である。
【図２】図１と同じ方式の電子データ処理システムのブロック図である。
【図３】図１に示す計算モジュールの例示的一実施形態を示す図である。
【図４】図１に示す電流生成マネージャの例示的一実施形態を示す図である。
【図５Ａ】一例示的実施形態によるＩＰＭ機械を制御する方法を示す図である。
【図５Ｂ】一例示的実施形態によるＩＰＭ機械を制御する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、種々の例示的実施形態が、いくつかの例示的実施形態が図示されている添付の図面を参照してより完全に説明される。
したがって、例示的実施形態は、種々の変更形態および代替形態を可能とするが、その実施形態は図面中の例を用いて示され、本明細書中で詳細に説明される。ただし、開示された特定の形態に例示的実施形態を限定することを意図するものではなく、その反対に、例示的実施形態は、特許請求の範囲に含まれる全ての変更形態、均等物および代替形態を包含するものであることを理解されたい。図面の説明全体を通して、同じ番号は同じ要素を指す。
【００１３】
本明細書中で、第１、第２、などの用語が、本明細書中で種々の要素を説明するのに使用される場合があるが、これら要素は、これら用語により限定されるべきではないことを理解されたい。これら用語は、単に、一要素を別の要素と区別するために使用される。例えば、例示的実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶこともでき、同様に第２の要素を第１の要素と呼ぶこともできる。本明細書中で使用される、用語「および／または」には、関連する列挙した項目の１つまたは複数のうち任意および全ての組合せが含まれる。
【００１４】
一要素が別の要素に「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」と述べた場合、これは、その他の要素に、直接、接続または結合されてよく、または、介在する要素があってもよいことを理解されたい。反対に、一要素が別の要素に「直接接続された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「直接結合された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」と述べた場合、介在する要素はない。要素間の関係を説明するために使用される他の単語は、（例えば、「間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」に対する「間に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接した（ａｄｊａｃｅｎｔ）」に対する「直に隣接した（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｄｊｅｃｅｎｔ）」など）同様に解釈されるべきである。
【００１５】
本明細書中で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものであり、例示的実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書中で使用される単数形「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、その文脈で明確に別段の指示がない限り、同様に複数形も含むことを意図するものである。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓおよび／またはｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、本明細書中で使用される場合、所定の特徴、整数、ステップ、動作、要素および／または構成部品の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品および／またはそのグループの、存在または追加を除外するものではないことをさらに理解されたい。
【００１６】
いくつかの代替形態の実施では、記述された機能／作用は、図面中での記述の順番通りに起こらない可能性があることにも留意するべきである。例えば、連続して示す２つの図面は、実際には実質上同時に実行されることがあり、または、関与する機能性／作用に応じて時には逆の順番で実行されることがある。
【００１７】
定義されない限り、本明細書中で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、例示的実施形態が属する当業者にとって、通常理解されるものと同じ意味を有する。例えば通常使用する辞書で定義される用語は、当該の技術分野での文脈でその意味するところと同じ意味をもつと解釈されるべきであり、本明細書中で明らかにそのように定義されない限り、理想的または過度に正式な意味に解釈されないことをさらに理解されたい。
【００１８】
例示的実施形態の一部および対応する詳細な説明は、ソフトウェアまたはアルゴリズム、およびコンピュータメモリ内のデータビット上の動作の記号表現の用語で表される。この説明および表現は、当業者が、その仕事の要旨を他の当業者に効果的に伝えるものである。本明細書で使用される用語として、また一般的に使用される用語としてのアルゴリズムは、ある結果に導く首尾一貫した一連のステップであると考えられる。これらのステップは、物理量の物理的な操作を必要とするものである。通常、これらの量は、必須ではないが、格納、伝送、合体、比較やその他の操作をすることが可能な、光信号、電気信号または磁気信号の形をとる。ビット、値、要素、記号、特性、言葉、数などとしてこの信号を参照することは、主に一般的慣例ということから、時には好都合であることが証明されている。
【００１９】
以下の説明では、実例とする実施形態は、特定のタスクを実行するまたは特定の抽象データ型を実施する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含むプログラムモジュールまたは機能的プロセスとして実施され得る、また既存のハードウェアを用いて実施され得る、動作の作用および記号表現（例えば、フローチャートの形）を参照して説明される。こうした既存のハードウェアには、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーション特定集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンピュータなどが含まれ得る。
【００２０】
ただし、これらおよび同様の用語の全ては、適切な物理量と関連するものであり、単にこの物理量に適用された好都合な表示であることを念頭に置くべきである。別段特に述べられていない限り、または、考察から明らかなように、「処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」または「コンピューティング（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」または「計算（ｃａｌｕｃｕｌａｔｉｎｇ）」または「決定（ｄｅｔeｒｍｉｎｉｎｇ）」または「表示（ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ）」などの用語は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内で物理的な電子量として表されたデータを操作し、コンピュータシステムのメモリもしくはレジスタまたは他のこうした情報記憶装置、伝送装置もしくは表示装置内で物理量として同様に表された他のデータに変換するような、コンピュータシステムまたは同様の電子コンピューティング装置のアクションおよびプロセスを指す。
【００２１】
例示的実施形態のソフトウェアの実施態様は、典型的には、何らかの形態の有形の（または記録する）記憶媒体上で符号化され、または、何らかのタイプの伝送媒体を介して実施されることにも留意されたい。有形の記憶媒体は、磁気（例えば、フロッピーディスクもしくはハードドライブ）または光学的（例えば、コンパクトディスク読取り専用メモリもしくは「ＣＤ  ＲＯＭ」）であってよく、読取り専用またはランダムアクセスであってよい。同様に、伝送媒体は、より線対、同軸ケーブル、光ファイバ、または当技術分野で既知のいくつかの他の適切な伝送媒体であってよい。例示的実施形態は、これらいずれの所与の実施の態様によっても限定されない。
【００２２】
例示的一実施形態にしたがって、図１では、モータ１１７（例えば、埋込永久磁石（ＩＰＭ）モータ）などのＩＰＭ機械または別の交流電流機械を制御するためのシステムを開示する。モータ１１７は、公称ｄｃバス電圧（例えば３２０ボルト）を有する。この公称電圧は、指定された電圧である。例えば、モータ１１７の公称電圧は、３２０ボルトであり得るが、モータは、３２０ボルトより高い、また低い電圧で操作することもできる。例示的一実施形態では、システムは、モータ１１７の他に、インバータまたはモータコントローラと呼ばれることがある。モータ１１７を制御するためのシステムは、ＩＰＭ機械システムと呼ばれることもある。
【００２３】
このシステムは、電子モジュール、ソフトウェアモジュールまたはその両方を含む。例示的一実施形態では、モータコントローラは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールのソフトウェア命令の格納、処理、実行をサポートするための電子データ処理システム１２０を含む。電子データ処理システム１２０は、図１では破線によって示され、図２ではより詳細に示される。電子データ処理システム１２０は、モータ１１７用のコントローラと呼ぶこともできる。
【００２４】
データ処理システム１２０は、インバータ回路１８８に結合される。インバータ回路１８８は、スイッチング半導体（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または他のパワートランジスタ）を駆動または制御してモータ１１７への制御信号を出力する、半導体駆動回路を含む。次に、インバータ回路１８８は、モータ１１７に結合される。モータ１１７は、モータシャフト１２６または回転子に関連するセンサ１１５（例えば、位置センサ、レゾルバまたはエンコーダ位置センサ）に関連する。センサ１１５およびモータ１１７は、データ処理システム１２０に結合されて、例えば、他の考え得るフィードバックデータまたは信号のうち、フィードバックデータ（例えば、相電流値ｉａ、ｉｂおよびｉｃなどの電流フィードバックデータ）、生の位置信号を提供する。他の考え得るフィードバックデータは、巻線温度の読取り値、インバータ回路１８８の半導体温度の読取り値、３相電圧データ、またはモータ１１７の他の温度情報もしくは性能情報を含むが、これに限定はしない。
【００２５】
例示的一実施形態では、トルクコマンド生成モジュール１０５が、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９（例えば、ｄ−ｑ軸電流生成ルックアップテーブル）に結合される。このｄ−ｑ軸電流とは、モータ１１７などベクトル制御の交流電流機械に関する場面で使用される直軸電流および横軸電流のことを指す。ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９の出力（ｄ−ｑ軸電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄおよびｉｄ＿ｃｍｄ）および電流調節モジュール１０７（例えば、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７）の出力は、加算器１１９に供給される。次に、加算器１１９の１つまたは複数の出力（例えば、直軸電流データ（ｉｄ＊）および横軸電流データ（ｉｑ＊））は、電流調整コントローラ１１１に提供されまたは結合される。電流コマンドという用語が使用されるとき、電流コマンドとは対象となる電流値を指すことを理解されたい。
【００２６】
電流調整コントローラ１１１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）生成モジュール１１２（例えば、空間ベクトルＰＷＭ生成モジュール）と通信することができる。電流調整コントローラ１１１は、調節したｄ−ｑ軸電流コマンド（例えば、ｉｄ＊およびｉｑ＊）と実際のｄ−ｑ軸電流（例えば、ｉｄおよびｉｑ）をそれぞれ受信し、ＰＷＭ生成モジュール１１２への入力用に、対応するｄ−ｑ軸電圧コマンド（例えば、ｖｄ＊およびｖｑ＊コマンド）を出力する。
【００２７】
例示的一実施形態では、ＰＷＭ生成モジュール１１２は、例えば、直軸電圧データおよび横軸電圧データを、２相データ表示からモータ１１７の制御用に３相表示（例えば、３相電圧表示、ｖａ＊、ｖｂ＊およびｖｃ＊）に変換する。ＰＷＭ生成モジュール１１２の出力は、インバータ回路１８８に結合される。
【００２８】
インバータ回路１８８は、モータ１１７に印加されるパルス幅変調信号または他の交流信号（例えば、パルス、矩形波、正弦波または他の波形）を生成、変形および制御するためのスイッチング半導体などのパワーエレクトロニクスを含む。ＰＷＭ生成モジュール１１２は、インバータ回路１８８内のドライバ段に対する入力を提供する。インバータ回路１８８の出力段は、モータ１１７の制御用にパルス幅変調電圧波形または他の電圧信号を提供する。例示的一実施形態では、インバータ１８８は、直流電流（ｄｃ）電圧バスによって電力供給される。
【００２９】
モータ１１７は、モータシャフト１２６の角度位置、モータシャフト１２６の回転速度（speed）または速度(velocity)およびモータシャフト１２６の回転の方向のうち少なくとも１つを推定するセンサ１１５（例えば、レゾルバ、エンコーダ、回転速度センサ、または別の位置センサもしくは回転速度センサ）と関連する。センサ１１５は、モータシャフト１２６に取り付けられても、モータシャフト１２６と一体であってもよい。センサ１１５の出力は、１次処理モジュール１１４（例えば、位置および回転速度処理モジュール）と通信することができる。例示的一実施形態では、センサ１１５は、生のアナログ位置データまたは速度データを、生のデジタル位置データまたは回転速度データにそれぞれ変換するアナログ−デジタル変換器（図示せず）に結合され得る。他の例示的実施形態では、センサ１１５（例えば、デジタル位置エンコーダ）は、生の位置データまたは速度データのデジタルデータ出力を、モータシャフト１２６または回転子に提供することができる。
【００３０】
１次処理モジュール１１４の第１の出力（例えば、モータ１７７用の位置データθ）は、測定電流の３相デジタル表示をそれぞれ対応する測定電流の２相デジタル表示に変換する相変換器１１３（例えば、３相−２相電流Ｐａｒｋ変換モジュール）に伝達される。１次処理モジュール１１４の第２の出力（例えば、モータ１１７用の回転速度データＳＤ）は、計算モジュール１１０（例えば、調節した電圧／回転速度比のモジュール）に伝達される。
【００３１】
検知回路１２４の入力は、少なくとも測定した３相電流および直流電流（ｄｃ）バス（例えば、インバータ回路１８８にｄｃ電力を供給することができる高電圧ｄｃバス）の電圧レベルを検知するためにモータ１１７の端子に結合される。検知回路１２４の出力は、検知回路１２４の出力をデジタル化するためにアナログ−デジタル変換器１２２に結合される。次に、アナログ−デジタル変換器１２２のデジタル出力は、２次処理モジュール１１６（例えば、ｄｃバス電圧および３相電流処理モジュール）に結合される。例えば、検知回路１２４は、３相電流（例えば、モータ１１７の巻線に供給される電流、巻線中に誘起された逆ＥＭＦ（起電力）またはその両方）を測定するためにモータ１１７に関連付けられる。
【００３２】
１次処理モジュール１１４および２次処理モジュール１１６の一定の出力は、相変換器１１３に供給される。例えば、相変換器１１３は、Ｐａｒｋ変換方程式または他の変換方程式（例えば、適切なある変換方程式は当業者には既知である）を適用して、２次処理モジュール１１６からのデジタル３相電流データｉａ、ｉｂおよびｉｃおよびセンサ１１５からの位置データθに基づいて、測定した電流の３相表示を電流の２相表示に変換することができる。相変換器１１３モジュールの出力（ｉｄ、ｉｑ）は、電流調整コントローラ１１１に結合される。
【００３３】
１次処理モジュール１１４および２次処理モジュール１１６の他の出力は、計算モジュール１１０（例えば、調節した電圧／回転速度比計算モジュール）の入力に結合され得る。例えば、１次処理モジュール１１４は、回転速度データＳＤ（例えば、モータシャフト１２６の毎分回転数での回転速度）を提供することができ、一方、２次処理モジュール１１６は、モータ１１７の動作時ｄｃバス電圧Ｖｄｃの（例えば、車両のｄｃバス上で）測定した（検出した）レベルを提供することができる。インバータ回路１８８に電気エネルギーを供給するｄｃバス上のｄｃ電圧レベルは、限定はしないが、周囲温度、バッテリ状態、バッテリ充電状態、バッテリ抵抗またはリアクタンス、燃料電池状態（該当する場合）、モータ負荷の状態、モータトルクおよび対応する動作回転速度それぞれ、ならびに車両の電気的負荷（例えば、電気駆動エアコンディショニングコンプレッサ）等を含む様々な要因のために、変動または変化する可能性がある。計算モジュール１１０は、２次処理モジュール１１６とｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９との中間に結合される。計算モジュール１１０の出力は、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９によって生成される電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄおよびｉｄ＿ｃｍｄに対して調節または影響して、何よりも、ｄｃバス電圧の変動または変化を補償することができる。
【００３４】
回転子磁石温度推定モジュール１０４、電流シェーピングモジュール１０６および端子電圧フィードバックモジュール１０８は、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７と結合されるか、または通信可能とする。次に、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７は、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャまたは加算器１１９と通信することができる。
【００３５】
回転子磁石温度推定モジュール１０４は、単数もしくは複数の回転子永久磁石の温度を推定または決定する。例示的一実施形態では、回転子磁石温度推定モジュール１０４は、固定子上に位置し、固定子と熱連通する、またはモータ１１７のハウジングに固定された、１つまたは複数のセンサから、回転子磁石の温度を推定することができる。
【００３６】
別の例示的実施形態では、回転子磁石温度推定モジュール１０４は、回転子または磁石に取り付けられた温度検出器（例えば、サーミスタおよび赤外線温度センサのようなワイヤレス送信器）と置き換えられてもよく、検出器は、単数または複数の磁石の温度を示す信号（例えば、ワイヤレス信号）を提供する。
【００３７】
例示的一実施形態では、方法またはシステムは、以下のように操作することができる。トルクコマンド生成モジュール１０５は、回転速度制御データメッセージ、電圧制御データメッセージまたはトルク制御データメッセージなどの、入力制御データメッセージを車両データバス１１８を介して受信する。トルクコマンド生成モジュール１０５は、受信した入力制御メッセージをトルク制御コマンドデータＴ＿ｃｍｄに変換する。
【００３８】
ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９は、トルク制御コマンドデータにそれぞれ、および検出したモータシャフト１２６の回転速度データＳＤにそれぞれ関連する、直軸電流コマンドおよび横軸電流コマンドを選択または決定する。例えば、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９は、以下の項目のうち１つまたは複数にアクセスすることによって、直軸電流コマンドおよび横軸電流コマンドを選択または決定する。（１）対応する直軸電流および横軸電流にトルクコマンドをそれぞれ関係付けるルックアップテーブル、データベースまたは他のデータ構造、（２）対応する直軸電流および横軸電流にトルクコマンドをそれぞれ関係付ける２次方程式または線形方程式のセット、または（３）対応する直軸および横軸電流にトルクコマンドをそれぞれ関係付けるルール（例えば、ｉｆ−ｔｈｅｎルール）のセット。モータ１１７のセンサ１１５は、検出した回転速度データＳＤをモータシャフト１２６に提供することを容易にし、１次処理モジュール１１４は、センサ１１５によって提供された生の位置データを回転速度データＳＤに変換することができる。
【００３９】
電流調節モジュール１０７（例えば、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール）は、電流調節データを提供して、回転子磁石温度推定モジュール１０４、電流シェーピングモジュール１０６および端子電圧フィードバックモジュール１０８からの入力データに基づいて、直軸電流コマンドｉｄ＿ｃｍｄおよび横軸電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄを調節する。
【００４０】
電流シェーピングモジュール１０６は、例えば、以下の要因、モータ１１７のトルク負荷およびモータ１１７の回転速度のうち１つまたは複数に基づいて、横軸（ｑ軸）電流コマンドおよび直軸（ｄ軸）電流コマンドの補正または１次調節を決定することができる。回転子磁石温度推定モジュール１０４は、例えば、推定した回転子温度の変化に基づいて、ｑ軸電流コマンドおよびｄ軸電流コマンドの２次調節を生成することができる。端子電圧フィードバックモジュール１０８は、コントローラ電圧コマンド対電圧限界に基づいて、ｄ軸およびｑ軸電流に対する３次調節を提供する。電流調節モジュール１０７は、以下の調節、１次調節、２次調節および３次調節のうち１つまたは複数を考慮した総合電流調節を提供することができる。
【００４１】
例示的一実施形態では、モータ１１７は、埋込永久磁石（ＩＰＭ）機械または同期ＩＰＭ機械（ＩＰＭＳＭ）を含むことができる。
センサ１１５（例えば、シャフトまたは回転子の回転速度検出器）は、以下の、直流モータ、光学式エンコーダ、磁界センサ（例えば、ホール効果センサ）、磁気抵抗センサおよびレゾルバ（例えば、ブラシレスレゾルバ）のうち１つまたは複数を含むことができる。一構成では、センサ１１５は、位置センサを含み、生の位置データおよび関連する時間データが、処理されて、モータシャフト１２６に対する回転速度または速度のデータを決定する。別の構成では、センサ１１５が、回転速度センサ、または回転速度センサと積分器の組合せを含んで、モータシャフトの位置を決定する。
【００４２】
さらに別の構成では、センサ１１５は、モータシャフト１２６の回転速度を決定するためにモータ１１７のモータシャフト１２６に機械的に結合された補助的な小型直流発電機を含み、この直流発電機は、モータシャフト１２６の回転速度に比例する出力電圧を発生する。さらに別の構成では、センサ１１５は、モータシャフト１２６に結合された回転物体に信号を送信し、光学検出器で反射または回折された信号を受信する、光源を用いた光学式エンコーダを含み、受信した信号パルス（例えば、矩形波）の周波数は、モータシャフト１２６の回転速度に比例し得る。追加の一構成では、センサ１１５は、第１の巻線および第２の巻線を有するレゾルバを含み、第１の巻線は、交流により給電され、第２の巻線に誘起された電圧は、回転子の回転周波数と共に変化する。
【００４３】
図２では、電子データ処理システム１２０は、電子データプロセッサ２６４、データバス２６２、データ記憶装置２６０および１つまたは複数のデータポート（２６８、２７０、２７２、２７４および２７６）を含む。データプロセッサ２６４、データ記憶装置２６０および１つまたは複数のデータポートは、データバス２６２に結合されて、データプロセッサ２６４、データ記憶装置２６０および１つまたは複数のデータポートの間のデータの通信をサポートする。
【００４４】
例示的一実施形態では、データプロセッサ２６４には、電子データプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル論理アレイ、論理回路、算術論理ユニット、特定用途集積回路、デジタル信号プロセッサ、比例−積分−微分（ＰＩＤ）コントローラ、または他のデータ処理装置が含まれ得る。
【００４５】
データ記憶装置２６０には、データを記憶するための任意の磁気的、電子的または光学的装置が含まれ得る。例えば、データ記憶装置２６０には、電子データ記憶装置、電子メモリ、不揮発性電子ランダムアクセスメモリ、１つまたは複数の、電子データレジスタ、データラッチ、磁気ディスクドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブなどが含まれ得る。
【００４６】
図２に示すように、データポートは、第１のデータポート２６８、第２のデータポート２７０、第３のデータポート２７２、第４のデータポート２７４および第５のデータポート２７６を含むが、任意の好適な数のデータポートを使用してよい。各データポートは、例えば、トランシーバおよびバッファメモリを含むことができる。例示的一実施形態では、各データポートは、任意の直列または並列の入出力ポートを含むことができる。
【００４７】
図２に示す例示的一実施形態では、第１のデータポート２６８は、車両データバス１１８に結合される。次に、車両データバス１１８は、コントローラ２６６に結合される。一構成では、第２のデータポート２７０は、インバータ回路１８８に結合され得る。第３のデータポート２７２は、センサ１１５に結合され得る。第４のデータポート２７４は、アナログ−デジタル変換器１２２に結合され得る。また第５のデータポート２７６は、端子電圧フィードバックモジュール１０８に結合され得る。アナログ−デジタル変換器１２２は、検知回路１２４に結合される。
【００４８】
データ処理システム１２０の例示的一実施形態では、トルクコマンド生成モジュール１０５は、電子データ処理システム１２０の第１のデータポート２６８に関連し、またはサポートされる。第１のデータポート２６８は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）データバスなどの車両データバス１１８に結合され得る。車両データバス１１８は、トルクコマンドを有するデータバスメッセージを、トルクコマンド生成モジュール１０５に、第１のデータポート２６８を介して提供することができる。車両の操作者は、スロットル、ペダル、コントローラ２６６または他の制御装置などのユーザインターフェースを介してトルクコマンドを発することができる。
【００４９】
いくつかの例示的実施形態では、センサ１１５および１次処理モジュール１１４は、データ処理システム１２０の第３のデータポート２７２に関連しても、サポートされてもよい。
ＩＰＭ機械制御
例示的実施形態によるＩＰＭモータの定常状態電圧方程式は、
ｖｄ＝ｒｓｉｄ−ωｅＬｑｉｑ              （１）
ｖｑ＝ｒｓｉｑ＋ωｅＬｄｉｄ＋ωｅλｆ      （２）
とすることができ、
式中、ｖｄはｄ軸電圧、ｖｑはｑ軸電圧、ｒｓは固定子抵抗、ｉｄはｄ軸電流、ｉｑはｑ軸電流、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ωｅはＩＰＭの電気周波数およびλｆはＩＰＭの回転子の永久磁石の強さである。
【００５０】
抵抗部品の両端間の電圧降下が、インダクタンス部品および逆ＥＭＦ部品（例えばλｆ）の両端間の電圧降下より極めて小さいので、固定子抵抗ｒｓは、無視され得る。固定子抵抗ｒｓが無視されるならば、方程式（１）および（２）は、以下のように書き直すことができる。
【００５１】
【数１】
2014509822.tif 000003
【００５２】
【数２】
2014509822.tif 000004
【００５３】
したがって、永久磁石の強さλｆならびにインダクタンスＬｄおよびＬｑが全て一定と仮定すると、方程式（３）および（４）は、有効端子電圧／モータ電気周波数の比を意味して、電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄおよびｉｄ＿ｃｍｄに対する動作点を決定する。電気周波数は、単位ｒｐｍの回転子シャフト回転速度から変換され得る。端子電圧は、モータ１１７などの機械の端子で印加された交流（ａｃ）電圧と呼ぶこともできる。例えば、ｄｃバス電圧は、インバータスイッチング回路１８８によって端子電圧に変換され得る。
【００５４】
具体的には、電圧／回転速度比は、動作時ｄｃバス電圧を単位ｒｐｍの動作時回転子シャフト回転速度で除算して求められる。
例えば、３２５Ｖのとき５０００ｒｐｍで較正された動作軌道は、３００Ｖのとき４６１５．４ｒｐｍまたは３５０Ｖのとき５３８４．６ｒｐｍに直接適用され得る。比の計算値が小さくなるほど、適用される端子電圧制限がより厳しくなることに留意されたい。端子電圧制限は、高速度高負荷状態での機械端子に対するｄｃバス電圧から生成された最大有効出力ａｃ電圧である。健全なモータ動作のためには、コントローラは、さらなる電圧マージンを必要とすることがある。例えば、電圧マージンは、周囲温度変化、トルクコマンドおよびｄｃバス電圧の高速の変遷による永久磁石の強さの変化に基づく。このように、電圧マージンは、これら要因により設定され得る。
【００５５】
一例では、実際の電圧制限は、端子電圧制限の９０〜９５％（例えば、９２％）とされ得る。
ただし、永久磁石の強さλｆは、機械の鉄損を変化させること、また回転子の磁石熱の効果から、回転子回転速度の一つの機能となる。さらに、磁石の強さλｆを変化させると、ｄ−ｑ軸インダクタンスＬｄおよびＬｑが変化する。したがって、動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度との組合せは、同じ比の値をもたらすが、最適化動作点は、逆ＥＭＦの強さおよびｄ−ｑ軸インダクタンスなどの機械パラメータの変化を考慮すると、なお異なる可能性がある。
【００５６】
例示的実施形態では磁石の強さの効果の変化を補償するために、電圧補償係数は、電圧／回転速度比の計算値を調節するものである。公称ｄｃバスレベルで、用途ごとの動的応答仕様に応じて、電圧補償係数は、電圧マージンを反映させるように調節され得る。
【００５７】
動作時ｄｃバス電圧が、公称ｄｃバス電圧より高いとき、より高い回転子回転速度に対して磁石の強さがより小さいことを考慮して、電圧補償係数は、わずかに高く設定される。一方、動作時ｄｃバス電圧が、公称ｄｃバス電圧より低いとき、より低い動作時回転子シャフト回転速度に対して磁石の強さがより大きいことを考慮して、電圧補償係数は、わずかに低く設定されることになる。
【００５８】
説明のために、動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度の３つのセット、Ｖ１とｒｐｍ１、Ｖ２とｒｐｍ２、Ｖ３とｒｐｍ３があり、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３およびｒｐｍ１＜ｒｐｍ２＜ｒｐｍ３として、その結果動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度の比は、以下のように示される。
【００５９】
【数３】
2014509822.tif 000005
【００６０】
動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度の３つのセットのみが、説明のために使用されているが、動作時ｄｃバス電圧および動作時回転子シャフト回転速度の任意数のセットが使用されてもよいことを理解されたい。
【００６１】
一般には、鉄損および磁石熱が増加することから、回転速度が速くなるにつれて、磁石の強さλｆが小さくなる。したがって、
λｆ（ｒｐｍ１）＞λｆ（ｒｐｍ２）＞λｆ（ｒｐｍ３）          （６）
言い換えると、端子電圧制限は、動作時ｄｃバス電圧が、動作時回転子シャフト回転速度がｒｐｍ１であるＶ１のとき、最も厳しく、動作時ｄｃバス電圧が、動作時回転子シャフト回転速度がｒｐｍ３であるＶ３のとき、最も緩い。逆ＥＭＦの大きさが、ｒｐｍ１のとき最も大きく、ｒｐｍ３のとき最も小さいので、端子電圧が、Ｖ１のとき最も緩い。磁石の強さλｆの効果の変化を補償するために、動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度との比の計算値を調整するように、電圧補償係数ηｍが与えられ、その式を以下に示す。
【００６２】
【数４】
2014509822.tif 000006
【００６３】
Ｖ２が、モータ特性評価の手順において使用される公称ｄｃバス電圧であると仮定すると、用途ごとの動的応答仕様に応じて、電圧補償係数η２が変えられて、電圧マージンを調節する。電圧補償係数値η１は、より低速での磁石の強さλｆの効果の増加を反映させるために、電圧補償係数η２より小さく設定される。同様に、電圧補償係数値η３は、より高速での磁石の強さλｆの減少のために、電圧補償係数η２よりわずかに大きく設定される。これら選択された電圧補償係数値η１、η２およびη３は、機械設計に基づき、以下に説明する同調手順によって決定される。
【００６４】
モータ特性評価の手順とは、特定の回転速度およびトルクコマンドに対するｄ軸およびｑ軸のコマンドを決定するために使用される手順である。この手順は、多数のトルクコマンドおよび多数の回転速度で繰り返される。モータ特性評価の手順は、本願の発明者による２０１１年２月２８日出願の「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＩＮＧ  ＡＮ  ＩＮＴＥＲＩＯＲ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ」という名称の特許出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ号に記載されており、その全内容は、本明細書において参照により組み込まれる。
【００６５】
例えば、機械特性評価は、３２０Ｖなどの公称ｄｃバス電圧レベルより低いときのみおよび回転子シャフト回転速度の１セットで実施され得る。５０００ｒｐｍなどの特定の回転速度では、電圧と回転速度との組合せは、動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度との比の値が３２０／５０００となる。
【００６６】
同じ比の値では、動作時ｄｃバス電圧が、公称ｄｃバス電圧ではないとき、２８０／４３７５、３９０／６０９４などの異なる電圧とシャフト回転速度の組合せがある。磁石の強さおよびｄ−ｑ軸インダクタンスなどの機械パラメータの変動値が考慮されない場合は、同じ比となる全ての動作時ｄｃバス電圧および動作時回転子シャフト回転速度との組合せは、電圧マージン問題に関して厳密に同じ動作状態となる。
【００６７】
例示的実施形態では、電圧マージンは、５％または６％などの公称ｄｃバス電圧の百分率となる。例えば、ｄｃバスからの最大有効ａｃ電圧は、線形変調範囲で、動作時ｄｃバス電圧を２１／２で除算した値である。そのとき、電圧マージンは、公称ｄｃバス電圧を、
２１／２で除算した値の５％または６％内であり得る。
【００６８】
残念なことに、機械パラメータ、特に永久磁石の強さλｆは、回転子シャフト回転速度に対して変化する。例えば、２８０Ｖと４３７５ｒｐｍについては、同じトルクまたは電流コマンドでは、４３７５ｒｐｍでの磁石の強さλｆがより大きいので、３２０Ｖと５０００ｒｐｍより厳しい電圧マージンを有するであろう。同様に、３９０Ｖと６０９４ｒｐｍについては、正確なトルクまたは電流コマンドでは、６０９４ｒｐｍでの磁石の強さλｆがより小さいので、３２０Ｖと５０００ｒｐｍの場合より緩い電圧マージンを有するであろう。言い換えると、永久磁石の強さが増大するにつれて、逆ＥＭＦ電圧成分が増大する。したがって、端子ａｃ電圧は、より高くなり、電圧マージンをより小さくする。
【００６９】
２次元電圧補償係数ルックアップテーブルは、同じ比を作って同じ電圧マージンが実現される動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度との対の同調に基づいて構築される。スレッショルド電圧マージンは、同じトルクコマンドに対する公称ｄｃバス電圧および関連する動作時回転子シャフト回転速度で決定される。
【００７０】
例えば、動作時ｄｃバス電圧は、２８０Ｖに調節され、シャフト回転速度は、４３７５ｒｐｍに調節され得る。動作時ｄｃバス電圧と動作時回転子シャフト回転速度との対に対するトルクコマンドに関しては、電圧補償係数が、電圧マージンを実現するまで、例えば０．９７に同調され得る。言い換えると、トルクコマンドに関連した２８０Ｖと４３７５ｒｐｍ動作状態で調節された比が、同じトルクコマンドに関連した３２０Ｖと５０００ｒｐｍ動作状態と同じ電圧マージンを有するｄ−ｑ軸電流コマンドのセットを生成するように、電圧補償係数が決定される。このセットの電圧マージンは、３２０Ｖを２１／２で除算し、次いで５％を乗算したものとすることができる。
【００７１】
同様に、動作時ｄｃバス電圧は、３９０Ｖに調節され、シャフト回転速度は、６０９４ｒｐｍに調節され得る。同じトルクコマンドでは、このセットの電圧マージンが同じく実現されるまで、電圧補償は、例えば１．０３に同調され得る。
【００７２】
同調手順は、２８０、２９０、…、３２０、…、３８０、３９０Ｖなどの様々な動作時ｄｃバス電圧レベルで繰り返されて、対応する電圧補償係数を決定し、これを２次元電圧補償係数ルックアップテーブルに入力する。
【００７３】
こうして、これら電圧補償係数は、最小動作時ｄｃバス電圧から最大動作時ｄｃバス電圧までの範囲の２次元ルックアップテーブルとなる。２次元電圧補償係数ルックアップテーブルは、図３に３１０として示される。
【００７４】
図３に、図１に示す計算モジュールの例示的一実施形態を示す。ここに示すように、計算モジュール１１０は、検出された動作時ｄｃバス電圧値Ｖｄｃおよび回転速度データＳＤ（ｒｐｍ）を受信するように構成される。計算モジュール１１０は、２次元電圧補償係数ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３１０、回転速度データプロセッサ３２０、調節比計算器３３０およびベーストルクＬＵＴ３４０を含む。
【００７５】
電圧補償係数ＬＵＴ３１０は、検出した動作時ｄｃバス電圧値Ｖｄｃを受信し、この検出した動作時ｄｃバス電圧値Ｖｄｃに基づいて、電圧補償係数Ｖｃｏｅｆｆを出力する。より具体的には、電圧補償係数ＬＵＴ３１０は、動作時ｄｃバス電圧のリストを含み、動作時ｄｃバス電圧のそれぞれが、電圧補償係数に関連する。この電圧補償係数は、上述の同調手順を用いて決定される。電圧補償係数ＬＵＴ３１０が、検出した動作時ｄｃバス電圧値Ｖｄｃを受信すると、電圧補償係数ＬＵＴ３１０は、受信した検出した動作時ｄｃバス電圧値Ｖｄｃに関連した電圧補償係数を、電圧補償係数Ｖｃｏｅｆｆとして出力する。
【００７６】
電圧補償係数Ｖｃｏｅｆｆは、電圧補償係数ＬＵＴ３１０から調節比（検出した動作時ｄｃバス電圧と検出した動作時回転子シャフト回転速度との調節した比）計算器３３０への出力である。
【００７７】
ＳＤプロセッサ３２０は、回転速度データＳＤを受信し、この回転速度データＳＤの絶対値を決定し、この回転速度データの絶対値Ａｂｓ＿ＳＤを調節比計算器３３０に出力するように構成される。ＳＤプロセッサ３２０は、回転速度データＳＤが、スレッショルドより高い、または低い、したがって考慮に入れるべきでない、かどうかを決定するように構成されたＳＤリミッタを含み得る。
【００７８】
電圧補償係数Ｖｃｏｅｆｆおよび回転速度データの絶対値Ａｂｓ＿ＳＤの受信に加えて、調節比計算器３３０は、検出した動作時ｄｃバス電圧値Ｖｄｃを受信するように構成される。調節比計算器３３０は、検出した動作時ｄｃバス電圧と検出した動作時回転子シャフト回転速度との比を以下のように調節する。
Ａｄｊ＿ｒａｔｉｏ＝（Ｖｄｃ×Ｖｃｏｅｆｆ）／Ａｂｓ＿ＳＤ          （８）
式中、Ａｄｊ＿ｒａｔｉｏは、検出した動作時ｄｃバス電圧と検出した動作時回転子シャフト回転速度との調節した比である。この調節比Ａｄｊ＿ｒａｔｉｏは、調節比計算器３３０によって、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９およびベーストルクＬＵＴ３４０に出力される。
【００７９】
ベーストルクＬＵＴ３４０は、調節比Ａｄｊ＿ｒａｔｉｏおよび特性評価された調節比の値に関連するベーストルクデータに基づいてベーストルク値Ｂａｓｅ＿Ｔｏｒｑを決定する。
【００８０】
モータ特性評価データから、ベーストルク値は、公称ｄｃバス電圧レベルを有する離散回転速度点にそれぞれ関連する。言い換えると、２次元ベーストルクＬＵＴ３４０は、モータ特性評価手順から確立される。ＩＰＭモータ特性評価手順の間、各回転子シャフト回転速度は、その回転速度でのベーストルクとして規定される最大出力トルクを有する。そのため、ベーストルクは、ピークトルクとも呼ばれることもある。
【００８１】
ベーストルクＬＵＴ３４０は、ベーストルク値Ｂａｓｅ＿Ｔｏｒｑとして関連するベーストルク値を、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９に出力する。
図４に、図１に示す電流生成マネージャの例示的一実施形態を示す。ここに示すように、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９は、トルクプロセッサ４１０、符号決定ユニット４２０、ｑ軸電流（ｉｑ）コマンドＬＵＴ４３０、ｄ軸電流（ｉｄ）コマンドＬＵＴ４４０および乗算器４５０を含む。
【００８２】
符号決定ユニット４２０は、トルクコマンドデータＴ＿ｃｍｄが正符号か負符号かを決定し、符号値Ｔ＿ｃｍｄ＿ｓｉｇｎを乗算器４５０に出力する。
トルクプロセッサ４１０は、ベーストルク値Ｂａｓｅ＿ＴｏｒｑおよびトルクコマンドデータＴ＿ｃｍｄを受信する。トルクコマンドデータＴ＿ｃｍｄは、ｄｃバス電圧（または回転速度）を調整する電圧（または回転速度）制御比例積分器（ＰＩ）から、またはトルク制御モードでの直接トルクコマンドから生成され得る。トルクコマンドデータＴ＿ｃｍｄは、単位Ｎｍでよい。
【００８３】
トルクプロセッサ４１０は、トルクコマンドデータＴ＿ｃｍｄの絶対値を決定するように構成される。トルクプロセッサ４１０は、トルクコマンドデータＴ＿ｃｍｄの絶対値をベーストルク値Ｂａｓｅ＿Ｔｏｒｑの百分率Ｔｏｒｑ＿Ｐｅｒｃに変換するように構成される。トルクプロセッサ４１０は、百分率Ｔｏｒｑ＿Ｐｅｒｃをｑ軸電流（ｉｑ）コマンドＬＵＴ４３０およびｄ軸電流（ｉｄ）コマンドＬＵＴ４４０に出力する。
【００８４】
ｑ軸電流（ｉｑ）コマンドＬＵＴ４３０およびｄ軸電流（ｉｄ）コマンドＬＵＴ４４０は、調節比Ａｄｊ＿ｒａｔｉｏを受信するようにも構成される。ｑ軸電流（ｉｑ）コマンドＬＵＴ４３０とｄ軸電流（ｉｄ）コマンドＬＵＴ４４０は、ｑ軸電流コマンドとｄ軸電流コマンドをそれぞれ格納し、これらコマンドのそれぞれは、調節比値とトルク百分率値との対に関連する。ｑ軸電流（ｉｑ）コマンドＬＵＴ４３０およびｄ軸電流（ｉｄ）コマンドＬＵＴ４４０の開発は、本願の発明者による２０１１年２月２８日出願の「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＩＮＧ  ＡＮ  ＩＮＴＥＲＩＯＲ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ  ＭＡＧＮＥＴ」という名称の特許出願第１３／０３６，２８６号に記載されており、それに続く内容は、本明細書において次の２つの段落に参照により組み込まれる。
【００８５】
ＩＰＭ機械のトルク制御は、一般に、必要とするトルクに基づいてＩＰＭ機械を制御するための交流電流（ＡＣまたはａｃ）制御信号の生成に関与する。典型的には、ＡＣ制御信号は、ピーク電流の大きさＩｓおよび電流角Ｇを有する電流ベクトルによって表される。この電流ベクトルは、電流ベクトルの直軸電流ｉｄまたはＩｄ成分と横軸電流ｉｑまたはＩｑ成分で表されることが多く、その式は、
Ｉｄ＝−Ｉｓ ｃｏｓ Ｇ
および
Ｉｑ＝Ｉｓ ｓｉｎ Ｇ
である。
Ｉｄ成分は、ＩＰＭ機械制御では負であり、一方Ｉｑ成分の符号は所望のトルクの符号による。
【００８６】
ａｃ制御信号の生成は、ＩＰＭ機械に関連する動作上の制約によって制約される。例えば、ＩＰＭ機械の固定子巻線に電力供給するａｃ制御信号は、ＩＰＭ機械に対する過熱などによる損傷を防ぐために電流限界を有する。この電流限界は、一般に、ＩＰＭ機械の設計および／または対応するコントローラの電源スイッチの温度定格によって定められており、いずれの特性評価手順よりも優先することが知られている。
【００８７】
ｄ軸電流コマンドＬＵＴ４４０は、受信したトルク百分率Ｔｏｒｑ＿Ｐｅｒｃおよび調節比Ａｄｊ＿ｒａｔｉｏに関連するｄ軸電流コマンドｉｄ＿ｃｍｄを出力するように構成される。図１に示すように、ｄ軸電流コマンドｉｄ＿ｃｍｄは、加算器１１９に出力される。
【００８８】
ｑ軸電流コマンドＬＵＴ４３０は、受信したトルク百分率Ｔｏｒｋ＿Ｐｅｒｃおよび調節比Ａｄｊ＿ｒａｔｉｏに関連する最初のｑ軸電流コマンドを出力するように構成される。最初のｑ軸電流コマンドは、乗算器４５０へ出力される。ここで、最初のｑ軸電流コマンドは、トルクコマンドデータＴ＿ｃｍｄの符号と乗算されて、ｑ軸電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄを生成する。図１に示すように、ｑ軸電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄは、加算器１１９に出力される。
【００８９】
図５Ａ〜図５Ｂに、例示的一実施形態によるＩＰＭ機械を制御する方法を示す。データ処理システム１２０は、図５Ａ〜図５Ｂに示す方法を実施するように構成される。
Ｓ５３０では、データ処理システムが、ＩＰＭ機械（例えばモータ１１７）の動作時ｄｃバス電圧を検出する。データ処理システムは、ｄｃバス電圧に基づいて、動作時ｄｃバス電圧と電子装置の公称ｄｃバス電圧との差を決定するように構成される。
【００９０】
その後、Ｓ５６０では、データ処理システムが、ＩＰＭ機械の動作時ｄｃバス電圧とＩＰＭ機械の公称ｄｃバス電圧との決定した差に基づいて、電流コマンド（駆動コマンド）を決定する。例えば、上述のように、計算モジュール１１０およびｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９は、ｄ軸電流コマンドｉｄ＿ｃｍｄおよびｑ軸電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄを決定するように構成される。
【００９１】
Ｓ５９０では、電流コマンドが、電子装置に出力される。例えば、モータ１１７は、ｄ軸電流コマンドｉｄ＿ｃｍｄおよびｑ軸電流コマンドｉｑ＿ｃｍｄに基づいて、データ処理システム１２０によって駆動される。
【００９２】
図５Ｂに、Ｓ５６０で電流コマンドを決定するステップの例示的一実施形態を示す。Ｓ５６２では、データ処理システムが、検出した動作時ｄｃバス電圧に基づいて電圧補償係数を決定する。Ｓ５６４では、データ処理システムが、電圧補償係数と乗算することによって、検出した動作時ｄｃバス電圧と検出した動作時回転子シャフト回転速度の比を調節する。例えば、図３を参照して説明すると、調節比計算器３３０は、電圧補償係数Ｖｃｏｅｆｆおよび動作時ｄｃバス電圧Ｖｄｃに基づいて、調節比ａｄｊ＿ｒａｔｉｏを計算する。
【００９３】
Ｓ５６６では、データ処理システムが、検出した動作時ｄｃバス電圧と検出した動作時回転子シャフト回転速度との調節比に基づいて、ベーストルクを決定する。Ｓ５６８では、データ処理システムが、ベーストルクの百分率としてトルクコマンドを決定する。データ処理システムは、この百分率および調節比に基づいて、Ｓ５７０で電流コマンドを決定する。
【００９４】
上述のように、本発明者は、ｄｃバス電圧が、モータの回生によって上昇し、その結果公称バス電圧より高くなった場合、ＩＰＭモータ制御では、出力トルク、動力を増大させるため、また効率を向上させるために上昇したｄｃバス電圧を利用するべきであることを見出した。動作時ｄｃバス電圧が、公称ｄｃバス電圧より低い場合、動作時ｄｃバス電圧に対応するモータ動作点は、調節されて健全な電流制御を確実にする。
【００９５】
例示的実施形態は、ｄｃバス電圧を利用して一群の回転子回転速度に対する一連の動作軌道を決定する。言い換えると、例示的実施形態は、ｄｃバス電圧を変化させて効率よくＩＰＭモータを操作する。いくつかの例示的実施形態では、ＩＰＭモータは、公称電圧での特性評価データのみ使用しながら操作される。
【００９６】
例示的実施形態は、このように説明されたが、それは、多くの方式で変更され得ることが明らかであろう。こうした変更形態は、例示的実施形態の趣旨および範囲から逸脱しないものとみなされ、当業者には明らかなはずのこうした変更形態全ては、特許請求の範囲に包含されるものとする。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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