(57)【要約】      （修正有）【課題】モータの運転条件に応じた最適な近似モデルを選定し、選定された最適な近似モデルを利用してモータを制御する電流指令を決定し、制御の剛健性および安定性を確保する。【解決手段】運転条件に応じて第１、２軸電流を決定する電流指令生成器１００、第１、２軸電流と第１、２軸フィードバック電流を利用して第１、２軸電圧を生成する電流制御器、第１、２軸電圧を３相電圧に変換する座標変換器、３相信号を生成する信号生成器、３相電流を生成するＰＷＭインバータ、３相電流の印加を受けて駆動されるモータ、モータの位相を検出するレゾルバを含み、電流指令生成器１００は、第１、２軸基準電流を決定する基準電流決定モジュール１０２、第１、２軸基準電流補正値を決定する基準電流補正値決定モジュール１０４、第１、２軸基準電流と前記第１、２軸基準電流補正値から第１、２軸電流を決定する電流決定モジュール１０６を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転条件に応じて第１、２軸電流を決定する電流指令生成器、
前記電流指令生成器で決定された第１、２軸電流と第１、２軸フィードバック電流を利用して第１、２軸電圧を生成する電流制御器、
第１、２軸電圧を３相電圧に変換し、３相フィードバック電流を前記第１、２軸フィードバック電流に変換して前記電流制御器に伝達する座標変換器、
前記座標変換器から３相電圧の伝達を受け、これに対応する３相信号を生成する信号生成器、
前記３相信号から３相電流を生成し、前記３相電流を座標変換器に３相フィードバック電流で伝達するＰＷＭインバータ、
前記ＰＷＭインバータから３相電流の印加を受けて駆動するモータ、および
前記モータの位相を検出し、前記モータの位相を電流指令生成器および座標変換器に伝達するレゾルバ、
を含み、
前記電流指令生成器は、第１、２軸基準電流を決定する基準電流決定モジュールと、第１、２軸基準電流補正値を決定する基準電流補正値決定モジュールと、前記第１、２軸基準電流と前記第１、２軸基準電流補正値から第１、２軸電流を決定する電流決定モジュールとを含む、ハイブリッド車両用モータ制御装置。
【請求項２】
前記基準電流決定モジュールは、現在の運転条件で必要なトルクと現在のモータの速度から第１、２軸基準電流を決定することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用モータ制御装置。
【請求項３】
前記基準電流補正値決定モジュールは、現在の運転条件で必要なトルク、現在のモータの速度、入力電圧、および現在のモータの温度から第１、２軸基準電流補正値を決定することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用モータ制御装置。
【請求項４】
前記基準電流補正値決定モジュールは、最適な近似モデルを基盤として第１、２軸基準電流補正値を決定することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用モータ制御装置。
【請求項５】
前記最適な近似モデルは、実験計画法によって選定されることを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッド車両用モータ制御装置。
【請求項６】
運転条件に応じて第１軸電流と第２軸電流を決定し、前記第１、２軸電流を３相交流電流に変換し、前記３相交流電流をモータに印加してモータを駆動させるハイブリッド車両用モータ制御装置であって、
現在の運転条件で必要なトルクと現在のモータの速度から第１、２軸基準電流を決定する基準電流決定モジュール、
最適な近似モデルを基盤として第１、２軸基準電流補正値を決定する基準電流補正値決定モジュール、および
前記第１、２軸基準電流と前記第１、２軸基準電流補正値から第１、２軸電流を決定する電流決定モジュール、
を含む、ハイブリッド車両用モータ制御装置。
【請求項７】
前記基準電流補正値決定モジュールは、現在の運転条件で必要なトルク、現在のモータの速度、入力電圧、および現在のモータの温度を前記最適な近似モデルに代入して第１、２軸基準電流補正値を決定することを特徴とする、請求項６に記載のハイブリッド車両用モータ制御装置。
【請求項８】
前記最適な近似モデルは、実験計画法によって選定されることを特徴とする、請求項６に記載のハイブリッド車両用モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両用モータ制御装置に関し、より詳細には、モータの運転条件に応じた最適な近似モデルを選定し、前記選定された最適な近似モデルを利用してモータを制御するための電流指令を決定することにより、制御の剛健性および安定性を確保することができる、ハイブリッド車両用モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、エネルギー枯渇と環境汚染問題により、ハイブリッド自動車や電気自動車のような親環境自動車が注目を集めている。このような親環境自動車は、バッテリの電気を利用して駆動動力を発生させるモータを含む。
【０００３】
モータを制御する従来の方法によれば、現在の車両の運転条件に応じて必要な要求トルクを計算し、前記要求トルクを発生させるための作動電流を計算して、前記作動電流がモータに印加されるように制御する。（特許文献１）
【０００４】
一方、モータの作動は、モータの温度とインバータの電圧（すなわち、入力電圧）によって大きい影響を受けるようになる。したがって、前記作動電流をモータの温度とインバータの電圧によって補正した。すなわち、モータの温度によって作動電流を一次的に補正し、インバータの電圧によって前記作動電流を二次的に補正した。
【０００５】
モータの温度によって作動電流を一次的に補正する従来の方法によれば、モータの基準温度ごとに車両の運転条件に応じた１つのマップを製作し、各基準温度に該当するマップに車両の運転条件を代入して作動電流の補正値を計算した。もし、モータの温度が設定された基準温度でなければ、前記モータの温度に最も近い第１、２基準温度を選定し、前記第１、２基準温度に該当するマップから第１、２作動電流の補正値を計算して、補間法によって前記第１、２作動電流補正値から作動電流の補正値を計算した。
【０００６】
モータの温度によって作動電流を一次的に補正する従来の方法によれば、各基準温度ごとに１つのマップが必要となるため、制御の信頼性を確保するために複数のマップが作成されなければならない。したがって、マップを作成するのに多くの試験をしなければならず、多くの時間が必要となるため、開発費用が上昇するようになるという問題点があった。
【０００７】
インバータの電圧によって作動電流を二次的に補正する従来の方法によれば、インバータ入力電圧によってモータの速度を正規化し、正規化されたモータの速度によって電流の補正値を計算した。
【０００８】
しかし、車両の負荷条件に応じてモータの電圧利用率が異なるため、制御信頼性が低下するという問題点があり、制御信頼性を確保するためには、車両の負荷条件に応じた加重値を計算する手順が追加されなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−６７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、モータの運転条件に応じた１つの最適な近似モデルを選定し、前記選定された最適な近似モデルを利用してモータを制御するための電流指令を決定することにより、開発費用が減少して制御の信頼性および安定性を確保することができる、ハイブリッド車両用モータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を実現するために、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置は、運転条件に応じて第１、２軸電流を決定する電流指令生成器、前記電流指令生成器で決定された第１、２軸電流と第１、２軸フィードバック電流を利用して第１、２軸電圧を生成する電流制御器、第１、２軸電圧を３相電圧に変換し、３相フィードバック電流を前記第１、２軸フィードバック電流に変換して前記電流制御器に伝達する座標変換器、前記座標変換器から３相電圧の伝達を受け、これに対応する３相信号を生成する信号生成器、前記３相信号から３相電流を生成し、前記３相電流を座標変換器に３相フィードバック電流で伝達するＰＷＭインバータ、前記ＰＷＭインバータから３相電流の印加を受けて駆動するモータ、および前記モータの位相を検出し、前記モータの位相を電流指令生成器および座標変換器に伝達するレゾルバを含み、前記電流指令生成器は、第１、２軸基準電流を決定する基準電流決定モジュールと、第１、２軸基準電流補正値を決定する基準電流補正値決定モジュールと、前記第１、２軸基準電流と前記第１、２軸基準電流補正値から第１、２軸電流を決定する電流決定モジュールとを含むことを特徴とする。
【００１２】
前記基準電流決定モジュールは、現在の運転条件で必要なトルクと現在のモータの速度から第１、２軸基準電流を決定することを特徴とする。
【００１３】
前記基準電流補正値決定モジュールは、現在の運転条件で必要なトルク、現在のモータの速度、入力電圧、および現在のモータの温度から第１、２軸基準電流補正値を決定することを特徴とする。
【００１４】
前記基準電流補正値決定モジュールは、最適な近似モデルを基盤として第１、２軸基準電流補正値を決定することを特徴とする。
【００１５】
前記最適な近似モデルは、実験計画法によって選定することを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置は、運転条件に応じて第１軸電流と第２軸電流を決定し、前記第１、２軸電流を３相交流電流に変換し、前記３相交流電流をモータに印加してモータを駆動させるものであって、現在の運転条件で必要なトルクと現在のモータの速度から第１、２軸基準電流を決定する基準電流決定モジュールと、最適な近似モデルを基盤として第１、２軸基準電流補正値を決定する基準電流補正値決定モジュールと、前記第１、２軸基準電流と前記第１、２軸基準電流補正値から第１、２軸電流を決定する電流決定モジュールとを含むことを特徴とする。
【００１７】
前記基準電流補正値決定モジュールは、現在の運転条件で必要なトルク、現在のモータの速度、入力電圧、および現在のモータの温度を前記最適な近似モデルに代入して第１、２軸基準電流補正値を決定することを特徴とする。
【００１８】
前記最適な近似モデルは、実験計画法によって選定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述したように、本発明によれば、モータの作動に影響を与えるすべての因子を考慮した上でモータを作動させる電流指令を計算することにより、ハイブリッド車両の最適化した運行を提供することができる。これによって車両の燃費が向上し、制御の信頼性および安定性を向上することができる。
【００２０】
また、多数のマップを製作する代わりに実験計画法、特に中心合成計画法によって１つの最適な近似モデルを製作するため、開発期間が短縮し、開発費用を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のモータ装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置であって、電流指令生成器を示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る最適な近似モデルを選定する過程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のモータ装置を示す構成図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のモータ装置は、インバータモジュールとモータ５０を含む。
【００２４】
インバータモジュールは、バッテリの直流電圧（Ｖｄｃ）を受けて車両の運転条件に応じた電流を決定し、決定された電流をモータ５０に印加する。このような目的のために、インバータモジュールは、キャパシタ１０、パワーモジュール２０、ＣＰＵ４０、およびＲＤＣ回路７０を含む。
【００２５】
キャパシタ１０はバッテリの両端に連結しており、バッテリの電圧がパワーモジュール２０に直接に印加することを防ぎ、パワーモジュール２０を保護する。前記キャパシタ１０にかかるバッテリの直流電圧（Ｖｄｃ）は、電圧器１２が検出して前記ＣＰＵ４０に伝達する。
【００２６】
パワーモジュール２０は複数のスイッチング素子２２を含み、前記スイッチング素子２２の作動によってバッテリの直流電圧を３相交流電流に変換して前記モータ５０に印加する。前記変換された３相交流電流は、電流計３０が検出して前記ＣＰＵ４０に伝達する。
ＣＰＵ４０は、車両の運転状態に応じて前記スイッチング素子２２を制御するためのＰＷＭ信号を生成し、前記ＰＷＭ信号を前記パワーモジュール２０に印加する。車両の運転状態としては、要求トルク、バッテリの直流電圧、モータ５０の速度、およびモータ５０の温度を含む。
【００２７】
ＲＤＣ回路７０は、モータ５０の位相に対する信号を受けてモータ５０の速度を計算し、計算されたモータ５０の速度に対する信号を前記ＣＰＵ４０に伝達する。
モータ５０は、前記パワーモジュール２０から３相交流電流の入力を受けて作動する。前記モータ５０にはレゾルバ６０が装着されてモータ５０の位相（回転角度）を検出し、検出されたモータ５０の位相を前記ＲＤＣ回路７０に伝達する。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置を示す構成図である。
図２に示すように、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置は、電流指令生成器１００、電流制御器１１０、座標変換器１２０、信号生成器１３０、ＰＷＭインバータ１４０、モータ５０、およびレゾルバ６０を含む。
【００２９】
電流指令生成器１００は、車両の運転条件に応じてｄ軸電流とｑ軸電流を決定する。このような目的のために、前記電流指令生成器１００は、ｄ軸電流マップとｑ軸電流マップを有している。したがって、現在の運転状態で要求されるトルク（Ｔ＊）とモータ５０の現在速度（ω）が前記電流指令生成器１００に入力されれば、前記電流指令生成器１００は、前記トルクとモータの速度に対応するｄ軸電流（ｉｄ＊）とｑ軸電流（ｉｑ＊）を計算する。
【００３０】
電流制御器１１０は、前記電流指令生成器１００から伝達されるｄ軸電流（ｉｄ＊）とｑ軸電流（ｉｑ＊）およびｄ軸フィードバック電流（ｉｄ）とｑ軸フィードバック電流（ｉｑ）を利用してｄ軸電圧（Ｖｄ＊）とｑ軸電圧（Ｖｑ＊）を計算する。
【００３１】
座標変換器１２０は、前記電流制御器１１０からｄ軸電圧（Ｖｄ＊）とｑ軸電圧（Ｖｑ＊）の伝達を受け、これを３相交流電圧（Ｖａ＊、Ｖｂ＊、Ｖｃ＊）に変換する。また、モータ５０に印加される３相交流電流（ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）をフィードバック電流で受け、これを軸フィードバック電流（ｉｄ）とｑ軸フィードバック電流（ｉｑ）に変換する。
【００３２】
信号生成器１３０は、前記座標変換器１２０から３相交流電圧（Ｖａ＊、Ｖｂ＊、Ｖｃ＊）を受け、これを３相スイッチング信号（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ）に変換する。
【００３３】
ＰＷＭインバータ１４０は、複数のスイッチング素子を含む。ＰＷＭインバータ１４０は、前記信号生成器１３０から３相スイッチング信号（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ）の伝達を受け、これを３相交流電流（ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）に変換する。
【００３４】
モータ５０は、前記ＰＷＭインバータ１４０から３相交流電流（ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）を受けて駆動する。
【００３５】
レゾルバ６０は前記モータ５０に装着され、モータ５０の位相を検出し、これを座標変換器１２０と電流指令生成器１００に伝達する。
【００３６】
図３は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用モータ制御装置であって、電流指令生成器を示す構成図である。
【００３７】
図３に示すように、前記電流指令生成器１００は、基準電流決定モジュール１０２と、基準電流補正値決定モジュール１０４と、電流決定モジュール１０６とを含む。
前記基準電流決定モジュール１０２は、現在の運転条件で必要なトルク（Ｔ＊）と現在のモータ５０の速度（ω）からｄ軸基準電流（ｉｄ，ｔｒｅｆ）とｑ軸基準電流（ｉｑ，ｔｒｅｆ）を決定する。このような目的のために、前記基準電流決定モジュール１０２は、現在の運転条件で必要なトルク（Ｔ＊）と現在のモータ５０の速度（ω）に対応するｄ軸基準電流（ｉｄ，ｔｒｅｆ）とｑ軸基準電流（ｉｑ，ｔｒｅｆ）が格納されたマップを含む。
【００３８】
基準電流補正値決定モジュール１０４は、現在の運転条件で必要なトルク（Ｔ＊）、現在のモータ５０の速度（ω）、入力電圧（バッテリの直流電圧（Ｖｄｃ））、およびモータ５０の現在温度（ｔ）からｄ軸基準電流補正値（Δｉ＊ｄ，ｔ）とｑ軸基準電流補正値（Δｉ＊ｑ，ｔ）を決定する。このような目的のために、前記基準電流補正値決定モジュール１０４には、１つの最適な近似モデルが格納されている。図４を参照しながら、最適な近似モデルを選定する過程について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の実施形態に係る最適な近似モデルを選定する過程を示すフローチャートである。
【００４０】
図４に示すように、設計者は、設計変数と設計空間を配置する（Ｓ２００）。前記設計変数は、現在の運転条件で必要なトルク（Ｔ＊）、現在のモータ５０の速度（ω）、入力電圧（バッテリの直流電圧（Ｖｄｃ））、およびモータ５０の現在温度（ｔ）を含み、設計空間は車両の運転領域である。
【００４１】
この後、設計者は、前記設計変数と設計空間を利用して実験計画法を適用する（Ｓ２１０）。ここで、前記実験計画法として中心合成計画法が用いられる。実験計画法および中心合成計画法は当業者に周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４２】
中心合成計画法によって実験を実行してデータ値を確保すれば、設計者は前記データ値に該当する近似モデルを生成する（Ｓ２２０）。
【００４３】
この後、実験を再実行してデータ値を確保し、このデータ値を前記近似モデルに代入して近似モデルの適合性を検証する（Ｓ２３０）。
【００４４】
この後、設計者は、生成された近似モデルが最適な近似モデルであるかを判断する（Ｓ２４０）。
【００４５】
もし、生成された近似モデルが最適な近似モデルでなければ、設計者は前記Ｓ２２０段階に戻って他の近似モデルを生成するようになる。
【００４６】
もし、生成された近似モデルが最適な近似モデルであれば、設計者は前記最適な近似モデルを基準電流補正値決定モジュール１０４に格納する（Ｓ２５０）。
【００４７】
電流決定モジュール１０６は、前記基準電流決定モジュール１０２で決定されたｄ軸基準電流（ｉｄ，ｔｒｅｆ）とｑ軸基準電流（ｉｑ，ｔｒｅｆ）および基準電流補正値決定モジュール１０４で決定されたｄ軸基準電流補正値（Δｉ＊ｄ，ｔ）とｑ軸基準電流補正値（Δｉ＊ｑ，ｔ）からｄ軸電流（ｉｄ＊）とｑ軸電流（ｉｑ＊）を計算する。
【００４８】
前記ｄ軸電流（ｉｄ＊）とｑ軸電流（ｉｑ＊）は、電流制御器１１０に伝達される。
【００４９】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施形態から当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する当業者によって容易に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、モータの運転条件に応じた最適な近似モデルを選定し、モータを制御する電流指令を決定して、制御の剛健性および安定性を確保することができるハイブリッド車両用モータ制御装置の分野に適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０：キャパシタ
１２：電圧器
２０：パワーモジュール
２２：スイッチング素子
３０：電流計
４０：ＣＰＵ
５０：モータ
６０：レゾルバ
７０：ＲＤＣ回路
１００：電流指令生成器
１０２：基準電流決定モジュール
１０４：基準電流補正値決定モジュール
１０６：電流決定モジュール
１１０：電流制御器
１２０：座標変換器
１３０：信号生成器
１４０：ＰＷＭインバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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