(57)【要約】      （修正有）【課題】内部永久磁石を備えるモータのトルクの推定方法を提供する。【解決手段】内部永久磁石を備えるモータに結合された電流及び電圧を（物理的センサ又は仮想的なソフトウェア代替手段のいずれかを使用して）測定し、測定された前記電流及び前記電圧に応答して無効電力を決定する、各工程１１０、１２０を備える。更に、前記内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、前記内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定する、各工程１３０、１４０を備える。加えて、測定された前記電流、並びに、前記第１及び第２の磁束に応答してトルクを推定する工程１５０を備える。【選択図】図２
2008286779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部永久磁石を備えるモータに結合された電流及び電圧を測定し、
測定された前記電流及び前記電圧に応答して無効電力を決定し、
前記内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、
前記内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定し、
測定された前記電流、並びに、前記第１及び第２の磁束に応答してトルクを推定する、各工程を備える方法。
【請求項２】
前記決定工程は、静止フレームで表現された、測定電流及び測定電圧に応答して前記無効電力を計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記決定工程は、次式に従って前記無効電力を計算し、
【数１】
2008286779.tif 000025
ここで、ｑは決定された無効電力であり、νｑｒ及びνｄｒは共に、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電圧を構成し、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の磁束を推定する工程は、前記測定電流に応答して選択された所定の磁束として前記第１の磁束を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記測定工程は回転速度も測定し、
前記第２の磁束を推定する工程は、前記無効電力、前記測定電流、前記回転速度及び前記第１の磁束の推定値に応答して前記第２の磁束を計算する工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の磁束を計算する工程は、
【数２】
2008286779.tif 000026
を計算し、ここで、
【数３】
2008286779.tif 000027
は、推定された第２の磁束であり、ｑは決定された無効電力であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成し、ωｒは測定された回転速度である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記モータは、所定数の極対を画定させ、推定されたトルクは次式のように計算され、
【数４】
2008286779.tif 000028
ここで、
【数５】
2008286779.tif 000029
は推定トルクであり、Ｐは前記極対の数であり、
【数６】
2008286779.tif 000030
は推定された第１の磁束であり、
【数７】
2008286779.tif 000031
は推定された第２の磁束であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
トルク推定器であって、
入力部と、
メモリと、
プロセッサであって、該プロセッサは、前記メモリを用いて、内部永久磁石を備えるモータに結合された測定電流及び測定電圧を入力させ、該測定電流及び該測定電圧に応答して無効電力を決定し、前記内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、前記内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定し、測定された前記電流、並びに、前記第１及び第２の磁束に応答してトルクを推定するように動作可能である、前記プロセッサと、
を備える、トルク推定器。
【請求項９】
前記メモリを用いて前記無効電力を決定するように動作可能である前記プロセッサは、静止フレームで表現された、測定電流及び測定電圧に応答して前記無効電力を計算するように動作可能である、請求項８に記載のトルク推定器。
【請求項１０】
前記メモリを用いて前記無効電力を決定するように動作可能である前記プロセッサは、次式に従って前記無効電力を計算し、
【数８】
2008286779.tif 000032
ここで、ｑは決定された無効電力であり、νｑｒ及びνｄｒは共に、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電圧を構成し、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する、請求項８に記載のトルク推定器。
【請求項１１】
前記メモリを用いて前記第１の磁束を推定するように動作可能である前記プロセッサは、前記測定電流に応答して選択された所定の磁束として前記第１の磁束を画定する、請求項８に記載のトルク推定器。
【請求項１２】
前記メモリを用いて測定するように動作可能である前記プロセッサは、回転速度も測定するように動作可能であり、
前記メモリを用いて前記第２の磁束を推定するように動作可能である前記プロセッサは、前記無効電力、前記測定電流、前記回転速度及び前記第１の磁束に応答して前記第２の磁束を計算する工程を備える、請求項８に記載のトルク推定器。
【請求項１３】
前記メモリを用いて前記第２の磁束を計算するように動作可能である前記プロセッサは、
【数９】
2008286779.tif 000033
を計算し、ここで、
【数１０】
2008286779.tif 000034
は、推定された第２の磁束であり、ｑは決定された無効電力であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成し、ωｒは測定された回転速度である、請求項８に記載のトルク推定器。
【請求項１４】
前記モータは、所定数の極対を画定させ、推定されたトルクは次式のように計算され、
【数１１】
2008286779.tif 000035
ここで、
【数１２】
2008286779.tif 000036
は推定トルクであり、Ｐは前記極対の数であり、
【数１３】
2008286779.tif 000037
は推定された第１の磁束であり、
【数１４】
2008286779.tif 000038
は推定された第２の磁束であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する、請求項８に記載のトルク推定器。
【請求項１５】
プロセッサと入力部とを備える機械で動作可能な命令の組を有する機械読み取り可能な媒体であって、前記命令の組の第１の集まりは、
内部永久磁石を備えるモータに結合された電流及び電圧を測定し、
測定された前記電流及び前記電圧に応答して無効電力を決定し、
前記内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、
前記内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定し、
測定された前記電流、並びに、前記第１及び第２の磁束に応答してトルクを推定する、各工程の作業を前記プロセッサに実行させるように機能する、機械読み取り可能な媒体。
【請求項１６】
前記決定工程は、静止フレームで表現された、測定電流及び測定電圧に応答して前記無効電力を計算する、請求項１５に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項１７】
前記決定工程は、次式に従って前記無効電力を計算し、
【数１５】
2008286779.tif 000039
ここで、ｑは決定された無効電力であり、νｑｒ及びνｄｒは共に、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電圧を構成し、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する、請求項１５に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項１８】
前記第１の磁束を推定する工程は、前記測定電流に応答して選択された所定の磁束として前記第１の磁束を画定する、請求項１５に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項１９】
前記測定工程は回転速度も測定し、
前記第２の磁束を推定する工程は、前記無効電力、前記測定電流、前記回転速度及び前記第１の磁束に応答して前記第２の磁束を計算する工程を備える、請求項１５に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２０】
前記第２の磁束を計算する工程は、
【数１６】
2008286779.tif 000040
を計算し、ここで、
【数１７】
2008286779.tif 000041
は、推定された第２の磁束であり、ｑは決定された無効電力であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成し、ωｒは測定された回転速度である、請求項１９に記載の機械読み取り可能な媒体。
【請求項２１】
前記モータは、所定数の極対を画定させ、推定されたトルクは次式のように計算され、
【数１８】
2008286779.tif 000042
ここで、
【数１９】
2008286779.tif 000043
は推定トルクであり、Ｐは前記極対の数であり、
【数２０】
2008286779.tif 000044
は推定された第１の磁束であり、
【数２１】
2008286779.tif 000045
は推定された第２の磁束であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する、請求項１５に記載の機械読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰＭモータのためのトルク推定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータの磁束及びトルクの推定は、生成された出力トルクを適切に制御する上で基本的である。ＩＰＭモータのための知られている公開されたトルク推定器の全ては、モータのインダクタンス及び磁石の磁束を知っていることを仮定している。磁束は温度に従って変化し、ｄ軸のインダクタンスは磁束に従って変化するので、その結果として精度の低い推定となる。
【０００３】
磁束推定器は、大きく電流ベースのモデルと電圧ベースのモデルとに分類することができる。例えば、Ｐ．Ｌ．ヤンセン及びＲ．Ｄ．ローレンツによる、１９９４年１月／２月発行のＩＥＥＥトランス産業応用第３０巻ｎｏ１の１０１〜１１０ページに記載された「場配位誘導モータ駆動のための磁束オブザーバの設計及び高精度評価に対する物理的な洞察によるアプローチ」を参照せよ。電流ベースのモデルは、本質的に開ループであり、インダクタンス及び永久磁石の磁束の不確実さに対して不安定である。電圧ベースのモデルは本質的に閉ループであり、抵抗のパラメータの不確実さに対して不安定である。磁束のオブザーバが内部の永久磁石（ＩＰＭ）装置のために処方されているとき、それらオブザーバは、しばしば電圧ベースのモデルである空気ギャップパワーフィードバックに基づいている。例えば、１９９５年、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥＩＥＣＯＮ第１巻の４１１〜４１６ページに記載されたＲ．クリシュナン及びＰ．ヴィヤラグハヴァンによる「空気ギャップパワーフィードバックによる永久磁石同期装置のパラメータ補償」を参照せよ。一般に、電圧ベースのモデルは、典型的には、より高い速度で使用され、一般に、電流ベースのモデルはより低い速度で使用される。２つの方法は、全速度範囲に亘って推定値が得られるように多数の方法で組み合わせることができる。
【０００４】
代替のアプローチは、無効電力フィードバックを備えた電流及び電圧ベースのモデルを組み込んでいる。例えば、１９９９年、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ産業エレクトロニクスに関する国際シンポジウムの第２巻の６６１〜６６６ページに記載されたＲ．クリシュナン及びＰ．ヴィヤラグハヴァンによる「永久磁石同期装置におけるロータ磁束結合の高速推定及び補償」を参照せよ。
【０００５】
トルク推定器は、車両牽引駆動システムで有利に使用することができる。図１では、既知の牽引駆動システムは、ライン４に亘って多相ＡＣモータ６を駆動するＰＷＭインバータ２（パルス幅変調インバータ２）を備えている。ライン４により表された接続数は、ＡＣモータ６で使用される相数によって画定される。例えば、三相ＡＣモータは、３つのライン４を有することになる。ライン４では、電流電圧センサ８が配置される。電流電圧センサ８内の電流センサ及び電圧センサの数は、再びＡＣモータ６で使用される相の数によって画定される。電流電圧センサ８の出力は、ライン１０を通して変換プロセッサ１２に結合されている。ライン１０により表された接続の数は、ＡＣモータ６内で使用される相の数により再び画定されており、この例では、電圧に関して３つ、電流に関して３つの接続数が存在している。
【０００６】
３相システムの例では、電流センサ８により測定された３相電流（ｉａｓ、ｉｂｓ、ｉｃｓ）は、ＡＣモータのステータを基準として静止したフレームで観測したとき、典型的に正弦電流波形をなし、この基準フレームは静止フレームと称される。変換プロセッサ１２では、これらの３相電流は、ＡＣモータのロータを基準とする同期フレームへと変換され、この基準フレームは同期フレーム（即ち、ロータと同期する）と称される。モータの巻き線に印加された電流は、結合されて電流ベクトルとして観測することができる。静止フレームでは、電流ベクトルはロータと共に回転する。同期フレームでは、電流ベクトルは、モータが定常動作状態にあるとき、典型的には回転していない。従って、デカルト座標ｄ−ｑで同期フレーム内の電流ベクトルを表すことが便利である。ここで軸ｄは、便宜的に内部永久磁石ＩＰＭ内の磁束と整列した方向を表すように選択され、軸ｑは、便宜的にＩＰＭ内の磁束に直交する方向を表すように選択される。ｄ−ｑ座標系で表された電流ベクトルは、一般には、ゆっくりと変動するか又は一定である。同期フレームのｄ−ｑ座標系における電流ベクトルの成分は、次式の通り、（１）式を使用して静止フレーム内の３つの電流測定値から計算される。
【０００７】
【数１】
2008286779.tif 000003
【０００８】
ここで、ロータ角度θｒは、機械的なロータ位置及びモータの極数から計算された電気ロータ位置である。ロータ角度θｒは、センサ（図示せず）により測定される。デカルト座標系と称されるｄ−ｑ基準フレームは、機械的なロータ位置の回転と同期している。添え字ａ，ｂ及びｃは、相ａ、ｂ及びｃ内の電流測定値を表している。添え字ｒは、（ロータと同期して回転する）同期フレーム内にあるように計算された電流データを表している。添え字ｄ及びｑは、各々、ｄ軸及びｑ軸に沿って計算された電流データを表している。
【０００９】
変換プロセッサ１２の出力は、図１で１４及び１６によって表されるように、測定されたｄ−ｑ電流（ｉｄｒ及びｉｑｒ）である。測定されたｄ−ｑ電流（ｉｄｒ及びｉｑｒ）はプロセッサ１００へと結合される。類似のプロセスが、デカルト座標で同期フレーム内に表された測定電圧を提供するため使用される。
【００１０】
プロセッサ１００は、磁束及びトルクの推定を含む様々な機能を実行する。
プロセッサ１００を通して処理された信号は、ｄ−ｑ座標で同期フレームを基準としている。例えば、推定された指令電圧は、プロセッサ１００を通して処理され、ｄ−ｑ座標で同期フレームを基準としている。処理された信号は、非回転プロセッサ４６内で、なおもデカルト座標で、静止基準フレームへと再変換される。
【００１１】
プロセッサ１００内で発生され、プロセッサ１００から出力される実際の電圧指令（Ｖｄｏｕｔｒ＊及びＶｑ ｏｕｔｒ＊）は、同期（即ち回転）フレーム内においてｄ−ｑ座標の電圧指令をなおもｄ−ｑ座標であるが静止フレーム（即ち、ステータを基準とする）の電圧指令へと変換するため非回転プロセッサ４６に結合される。該静止フレームでは当該指令電圧は次式のように回転する。
【００１２】
【数２】
2008286779.tif 000004
【００１３】
非回転プロセッサ４６からのｄ及びｑの出力は、更なる処理のため更なるプロセッサ４８に結合される。静止した基準フレームで回転する、非回転電圧指令（Ｖｄｏｕｔｓ＊及びＶｑ ｏｕｔｓ＊）は、更なるプロセッサ４８により処理される。
【００１４】
更なるプロセッサ４８の出力は、逆変換プロセッサ５０に結合される。本明細書で記載されている３相の例では、逆変換プロセッサ５０は、更なるプロセッサ４８からの回転電圧指令の静止フレーム表現を、次式の通り電圧指令の３相正弦回転へと変換する。
【００１５】
【数３】
2008286779.tif 000005
【００１６】
逆変換プロセッサ５０の出力は、ＡＣモータ２を制御するためＰＷＭインバータ２へと結合される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
一実施態様に係る方法では、本方法は、内部永久磁石を備えるモータに結合された電流及び電圧を（物理的センサ又は仮想的なソフトウェア代替手段のいずれかを使用して）測定し、測定された前記電流及び前記電圧に応答して無効電力を決定する、各工程を備える。更に、本方法は、前記内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、  前記内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定する、各工程を備える。加えて、本方法は、測定された前記電流、並びに、前記第１及び第２の磁束に応答してトルクを推定する工程を備える。
【００１８】
一実施態様に係るトルク推定器では、本トルク推定器は、入力部と、メモリと、プロセッサとを備える。該プロセッサは、メモリを用いて、内部永久磁石を備えるモータに結合された、測定電流及び測定電圧を入力させ、該測定電流及び該測定電圧に応答して無効電力を決定するように動作可能である。更に、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、前記内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、前記内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定するように動作可能である。加えて、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、測定された前記電流、並びに、前記第１及び第２の磁束に応答してトルクを推定するように動作可能である。
【００１９】
一実施態様に係る機械読み取り可能な媒体では、該機械読み取り可能な媒体は、プロセッサと入力部とを備える機械で動作可能な命令の組を有する。前記命令の組の第１の集まりは、内部永久磁石を備えるモータに結合された電流及び電圧を測定し、測定された前記電流及び前記電圧に応答して無効電力を決定する、各工程の作業を前記プロセッサに実行させるように動作可能である。更に、前記第１の集まりは、前記内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、前記内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定する、各工程の作業を前記プロセッサに実行させるように動作可能である。加えて、前記第１の集まりは、測定された前記電流、並びに、前記第１及び第２の磁束に応答してトルクを推定する、各工程の作業を前記プロセッサに実行させるように動作可能である。
【００２０】
本発明は、図面を参照して好ましい実施例についての次の説明で詳細に記載される。
【実施例】
【００２１】
無効電力フィードバックを用いた電流及び電圧ベースのトルク推定器モデルに関する欠点は、当該モデルが永久磁石の鎖交磁束が一定であるとする無条件の知識に頼っているということである。本願の発明者は、幅広い作動温度条件を被る高い性能用途に対しては、永久磁石の鎖交磁束は、一定であるとみなすことができないということを発見した。加えて、たとえモータのトルク出力を有意に減少させるおそれがあったとしても、典型的には磁束推定器において鉄損はその原因として考慮されない。例えば、１９９６年、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥＩＥＣＯＮの第３巻の１７１７〜１７２２頁に掲載された、Ｔ．センジュウ、Ｔ．シマブクロ、Ｕ．ウラサキ及びＫ．ウエザトによる「ステータの鉄損を含むオンラインパラメータ測定を用いたＰＭＳＭのベクトル制御」を参照せよ。
【００２２】
改善された磁束及びトルクの推定器は、鉄損に対して鈍感である無効電力に基づいており、永久磁石の磁束を既知の一定値として仮定していない。改善された推定器は、最も安定したシステム項、即ちｑ軸磁束の周りに構成され、その結果、より正確な推定がもたらされる。ｑ軸磁束は、ロータ内の内部永久磁石ＩＰＭの方向に直交した磁束である。仮定された既知のｑ軸磁束を使用し、測定された無効電力の周りに推定器を構築することは、電気工学の文献では知られていない。
【００２３】
基準となる同期フレーム内のＩＰＭモータのモデルは、次式の通り与えられる。
【００２４】
【数４】
2008286779.tif 000006
【００２５】
【数５】
2008286779.tif 000007
【００２６】
ここで、ｒｆｅは、鉄損の抵抗項を近似している。同期フレームの磁束は次式のように与えられる。
【００２７】
【数６】
2008286779.tif 000008
【００２８】
【数７】
2008286779.tif 000009
【００２９】
そして、電磁トルクは次式のように与えられる。
【００３０】
【数８】
2008286779.tif 000010
【００３１】
ここでＰは極対の数である。
無効電力の周りで磁束推定器を偏倚させる利点は、無効電力が抵抗型の損失から完全に独立しているということである。無効電力及び抵抗パワーは直角位相の関係にあるからである。かくして、無効電力を、測定されたターミナル特性又は指令されたインバータのデューティサイクルに基づいて計算することができる。インバータ損失がその本質上抵抗性損失だからである。
【００３２】
静止フレームでの量（即ち、ステータに関して測定された量）から、無効電力は次式のように与えられる。
【００３３】
【数９】
2008286779.tif 000011
【００３４】
ここで相の無効電力は次式のように与えられる。
【００３５】
【数１０】
2008286779.tif 000012
【００３６】
基準となる同期フレーム（即ち、ロータに関して測定された量）では、無効電力は次式のように与えられる。
【００３７】
【数１１】
2008286779.tif 000013
【００３８】
（９）式及び（１０）式は、電圧測定値及び電流測定値が静止フレームを基準とするときシステム内の実際の無効電力を計算するための方法を提供する。（１１）式は、電圧測定値及び電流測定値が同期フレームを基準とするときシステム内の実際の無効電力を計算するための方法を提供する。磁束推定という目標のため、並びに、測定された電圧及び電流がデカルト座標系内の同期フレームで表現されるとき、無効電力を次式から決定することもできる。
【００３９】
【数１２】
2008286779.tif 000014
【００４０】
（１２）式は、それが、２つの未知の量（ｑ軸及びｄ軸の磁束）を含んでいるが１つだけの式であるので、非決定系を表している。（１２）式において、無効電力の値、即ちｑは、（９）式及び（１０）式のいずれか又は他の数学的な等価手段を使用して決定され、既知となっている。
【００４１】
（６）式及び（７）式により与えられた磁束の成分を考慮したとき、ｑ軸の磁束は、当該システムを一意に解法可能にするため、第２の式のための機会を表現している。磁束が温度に関して変動し、ｄ軸のインダクタンスがロータブリッジの局所的飽和により強く影響を及ぼされているので、ｄ軸の磁束はシステムの作動範囲に亘って幅広く変動し得る。これに対して、ｑ軸の磁束は、主要にはロータの形状により影響を及ぼされるインダクタンス項から構成される。ｑ軸のインダクタンスは、飽和を被り、ｄ軸電流との交差飽和を被るが、典型的には、磁束の変化によって最小限のみ影響を及ぼされる。その結果、ｑ軸磁束を、温度から独立した磁束として特徴付けて考慮することができる。推定されたｑ軸磁束は、ｑ軸電流及びｄ軸電流及び／又は公称温度（tempnom）の関数として次式のように書くことができる。
【００４２】
【数１３】
2008286779.tif 000015
【００４３】
（１３）式を使用してｑ軸磁束を推定し、（１２）式を使用してｄ軸磁束を解法することによって、推定されたｄ軸鎖交磁束は次式のように与えられる。
【００４４】
【数１４】
2008286779.tif 000016
【００４５】
（１４）式により与えられた、推定されたｄ軸鎖交磁束は、当該方法が、低速度及び／又はｄ軸電流の低い値の両方に対して信頼を置けなくなることを示している。これらの条件の下では、異なる磁束推定器を使用しなければならない。推定されたトルクは、次式のように見出すことができる。
【００４６】
【数１５】
2008286779.tif 000017
【００４７】
（１５）式は、無効電力及び予め特徴付けられたｑ軸鎖交磁束に基づく、モータトルクの提案された推定を表している。
図２を参照すると、本方法の実施例は、ステップ１１０で、内部永久磁石を有するモータ（図１の６）に結合された電流及び電圧を測定し、ステップ１２０で、測定された電流及び電圧に応答して無効電力を決定する、各工程を備える。本方法は、更に、ステップ１３０で、内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、ステップ１４０で、内部永久磁石モータの軸と整列した第２の磁束を推定する、各工程を備える。加えて、本方法は、ステップ１５０で、測定された電流と第１及び第２の磁束とに応答してトルクを推定する工程を備える。
【００４８】
本実施例に係る方法の一例では、ステップ１２０での無効電力の決定工程は、（９）式及び（１０）式に関して上述されたように静止フレームで表現された、測定電流及び測定電圧に応答した無効電力を計算する。
【００４９】
本実施例に係る方法の第２の例では、ステップ１２０での無効電力の決定工程は、次式に従って（１１）式に関して上述されたように無効電力を計算する。
【００５０】
【数１６】
2008286779.tif 000018
【００５１】
ここでｑは決定された無効電力であり、νｑｒ及びνｄｒは共に、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電圧を構成し、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する。
【００５２】
本実施例に係る方法の第３の例では、ステップ１３０で第１の磁束を推定する工程は、測定電流に応答して選択された所定の磁束として第１の磁束推定値を画定させる。各々個々のモータの内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束は、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流ｉｑｒ及びｉｄｒによって非常に密接に特徴付けられる。一つのバージョンでは、測定電流に依存する関数は、回帰又は他の手段によって画定される。次に、第１の磁束は、当該関数に従って計算される。別のバージョンでは、測定電流の各々に対して可能な電流の範囲は、所定数の仕切り区間へと分割することができる。次に、各々実際に測定された電流は、個々の仕切り区間内に配置され、当該配置は、テーブルへのインデックスとなる。測定された電流に対応する２次元インデックスは、テーブル内で第１の磁束を照合するため使用される。他の均等な手段も使用することができる。代替例として、幾つかの公称温度入力値を備える３次元インデックスも使用することができる。
【００５３】
本実施例に係る方法の第４の例では、ステップ１１０の測定工程は、回転速度も測定し、ステップ１４０で第２の磁束を推定する工程は、測定電流、回転速度及び第１の磁束推定値に応答して第２の磁束を計算する工程を備える。
【００５４】
本実施例に係る方法の第４の例の一つのバージョンでは、第２の磁束を計算する工程は、
【００５５】
【数１７】
2008286779.tif 000019
【００５６】
を計算し、ここで、
【００５７】
【数１８】
2008286779.tif 000020
【００５８】
は、推定された第２の磁束であり、ｑは決定された無効電力であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成し、ωｒは測定された回転速度である。
【００５９】
本実施例に係る方法の第５の例では、モータ（６、図１）は、所定数の極対を画定させ、推定されたトルクは次式のように計算される。
【００６０】
【数１９】
2008286779.tif 000021
【００６１】
ここで、
【００６２】
【数２０】
2008286779.tif 000022
【００６３】
は推定トルクであり、Ｐは前記極対の数であり、
【００６４】
【数２１】
2008286779.tif 000023
【００６５】
は推定された第１の磁束であり、
【００６６】
【数２２】
2008286779.tif 000024
【００６７】
は推定された第２の磁束であり、ｉｑｒ及びｉｄｒは、同期フレームで表現されたデカルト座標系の測定電流を構成する。
本明細書で説明された方法は、ほとんどの場合、一般目的のコンピュータで実現され、トルク推定器は図１のプロセッサ１００の一部分として実現されることが多い。典型的には、そのようなプロセッサは、図３においてシステム２１０として表される。システム２１０は、プロセッサ２１２、メモリ２１４、入力回路２１６、及び、出力回路２１８の間の通信を容易にするためバス２２０を備えている。そのようなシステムは、主要構成部品がＰＷＡ上で組み立てられた状態で、印刷ワイヤリングアッセンブリ（ＰＷＡ）内で実施することができる。特定のプログラミングの要求及びプロセッサの速度に応じて、システム２１０は、単一の積分回路又は一対の関連する積分回路で実施することができる。他の実施手段には、特定用途の積分回路ＡＳＩＣ又は現場でプログラム可能なゲートアレイＦＰＧＡが挙げられる。
【００６８】
いずれにしても、トルク推定器は、センサからの測定データを受け取るための入力部２１６と、プロセッサの命令を保持するためのメモリ２１４と、トルクの最終的な推定値を含むデータと、当該メモリを用いてトルク推定器の作業の多くを実行するように動作可能なプロセッサ２１２と、を備えている。これらの作業には、内部永久磁石を備えるモータに結合された測定された電流及び電圧を入力させ、測定された電流及び電圧に応じて無効電力を決定し、内部永久磁石モータの軸に直交する第１の磁束を推定し、内部永久磁石モータの軸に整列する第２の磁束を推定し、測定された電流と第１及び第２の磁束に応じてトルクを推定する、各工程を備えている。メモリ２１４は、例えば、ＤＲＡＭ又はスタティックＲＡＭ等の揮発性メモリと、典型的には、例えば、ＲＯＭ，ＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フロッピーディスク、又は、任意の磁気又は静電格納メモリ等の任意の機械読み取り可能なメモリである典型的には不揮発性メモリへと分けることができる。
【００６９】
新規なトルク推定器の好ましい実施例（例証を意図されたが、その例に限定されない）を説明したが、上記教えに鑑みて、当業者により様々な変更及び変形をなすことができる。従って、添付された請求の範囲によって画定される本発明の範囲内に包含される、開示された本発明の特定の実施例に様々な変更をなし得ることが理解されるべきである。
【００７０】
以上のように本発明を詳細かつ特許法により特に要求されるように説明したが、請求され、特許の文言により保護されることが所望されたものは、添付された請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１は、既知の牽引駆動システムの一般化された機能ブロック図である。
【図２】図２は、推定トルクの方法のフローチャートである。
【図３】図３は、図２に表された方法を実行するためシステムのブロック図である。
【図１】
2008286779.tif 000046
【図２】
2008286779.tif 000047
【図３】
2008286779.tif 000048
【外国語明細書】
2008286779000001.pdf