(57)【要約】  第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１に基づいて、モータ１０６が現在発生しているトルクＴＱ_ＤＣを演算する。第二のトルク演算部１１５は、ＵＶＷ相電流に基づいて、モータ１０６が現在発生しているトルクＴＱ_ＵＶＷを演算する。制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、予め測定された制限トルク特性マップを用いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する 。制限トルク補正部１１７は、第一のトルクＴＱ_ＤＣと第二のトルクＴＱ_ＵＶＷとを比較し、トルクのバラツキ度合いＫＰ１を算出する。そして、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正し、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を演算する。これにより、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることなく、制限電流に近づくことによってモータの出力をフルに活用できる。
2020137567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにＵＶＷ相電流を供給するインバータと、
前記インバータにＤＣ電流を供給する二次電池の制限電流から制限トルクを算出する制限トルク算出部と、
前記インバータに供給されるＤＣ電流に基づいて第一のトルクを演算する第一のトルク演算部と、
前記ＵＶＷ相電流に基づいて第二のトルクを演算する第二のトルク演算部と、
前記第一のトルクと前記第二のトルクとを用いて前記制限トルクを補正する制限トルク補正部とを備えるモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記制限トルク算出部は、前記制限電流と前記制限トルクの関係が予め定められた制限トルク特性マップを備え、前記制限電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度を基に前記制限トルク特性マップを参照して前記制限トルクを求めるモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記制限トルク算出部は、前記制限トルクとシステム損失の関係が予め定められたシステム損失特性マップを備え、前記制限トルクを基に前記システム損失特性マップを参照して前記システム損失を求め、求めた前記システム損失、前記制限電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記制限トルクを求めるモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記制限トルク算出部は、前記制限トルクとシステム効率の関係が予め定められたシステム効率特性マップを備え、前記制限トルクを基に前記システム効率特性マップを参照して前記システム効率を求め、求めた前記システム効率、前記制限電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記制限トルクを求めるモータ制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記第一のトルク演算部は、前記インバータに入力されるＤＣ電流と前記第一のトルクの関係が予め定められた第一トルク特性マップを備え、前記ＤＣ電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度を基に前記第一トルク特性マップを参照して前記第一のトルクを求めるモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記第一のトルク演算部は、前記第一のトルクとシステム損失の関係が予め定められたシステム損失特性マップを備え、前記第一のトルクを基に前記システム損失特性マップを参照して前記システム損失を求め、求めた前記システム損失、前記インバータに入力されるＤＣ電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記第一のトルクを求めるモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記第一のトルク演算部は、前記第一のトルクとシステム効率の関係が予め定められたシステム効率特性マップを備え、前記第一のトルクを基に前記システム効率特性マップを参照して前記システム効率を求め、求めた前記システム効率、前記インバータに入力されるＤＣ電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記第一のトルクを求めるモータ制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記第二のトルク演算部は、前記ＵＶＷ相電流と前記第二のトルクの関係が予め定められた第二トルク特性マップを備え、前記ＵＶＷ相電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度を基に前記第二トルク特性マップを参照して前記第二のトルクを求めるモータ制御装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記第二のトルク演算部は、以下のトルクの方程式より前記第二のトルクを求めるモータ制御装置。
【数１】
2020137567.tif 000004
Φは鎖交磁束、Pnは極対数、LdおよびLqは前記モータのインダクタンスであり、Iaは前記ＵＶＷ相電流、βは電流位相角である。
【請求項１０】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記制限トルク補正部は、前記第二のトルクを前記第一のトルクで除算し、その除算結果を前記制限トルクに乗算することにより前記制限トルクを補正するモータ制御装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記制限トルク補正部は、前記インバータに入力される前記ＤＣ電流が前記制限電流を越える場合に、電流フィードバック制御により前記補正後の前記制限トルクを下げるモータ制御装置。
【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】
電動車両、例えばハイブリッドシステムでは、二次電池、インバータ、モータを備える。モータはエンジンのクランキング、車両の加速、回生アシストとして使用される。二次電池は、モータにＤＣ電流を供給したり、電力を回収している。そして、モータ制御部は、二次電池を保護するために、二次電池の制限電流に基づいて、モータが出力可能なトルク制限を算出している。一方、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクがモータの出力可能なトルク制限に到達すると、トルク制限によりＤＣ電流が制限電流を越えないように制御している。【０００３】
特許文献１には、インバータから出力されるＵＶＷ相電流や、モータ角度に基づいて、推定トルクを算出することや、二次電池から入力された電圧や電流に基づいて、モータが出力するトルクを推定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来では、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるモータ制御装置は、モータにＵＶＷ相電流を供給するインバータと、前記インバータにＤＣ電流を供給する二次電池の制限電流から制限トルクを算出する制限トルク算出部と、前記インバータに供給されるＤＣ電流に基づいて第一のトルクを演算する第一のトルク演算部と、前記ＵＶＷ相電流に基づいて第二のトルクを演算する第二のトルク演算部と、前記第一のトルクと前記第二のトルクとを用いて前記制限トルクを補正する制限トルク補正部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることなく、制限電流に近づくことによってモータの出力をフルに活用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】比較例におけるモータ制御装置の構成図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）比較例におけるモータ制御装置の特性を示すグラフである。
【図３】本実施形態によるモータ制御装置の構成図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）制限トルク算出部の例１を示す図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）制限トルク算出部の例２を示す図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）制限トルク算出部の例３を示す図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）第一のトルク演算部の例１〜例３の構成を示す図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）第二のトルク演算部を示す図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）本実施形態によるモータ制御装置の特性を示すグラフである。
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）本実施形態によるモータ制御装置の詳細な特性を示すグラフである。
【図１１】（Ａ）〜（Ｆ）制限トルク補正部の追加機能を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［比較例]
本実施形態を説明する前に、本実施形態と対比するための比較例を図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態を適用しない場合のモータ制御装置の構成図である。このモータ制御装置は、ハイブリッド電気自動車である車両に搭載されて使用されるものである。二次電池１０１は、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などが用いられる。二次電池１０１は、温度と残容量により使用可能な制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を算出する。ＤＣ電流センサ１１３は、後述のインバータ１０４のＤＣ電流ＩＤＣ１を検出する。また、二次電池１０１は、ＤＣ電圧センサを内蔵し、二次電池１０１から出力しているＤＣ電圧ＨＶＤＣを検出する。制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１、検出されたＤＣ電流ＤＣ１、およびＤＣ電圧ＨＶＤＣは後述の制限トルク算出部１１６へ入力される。
【００１０】
コンタクタ１０２は、二次電池１０１とインバータ１０４の間に配置される。コンタクタ１０２がＯＦＦの時に、二次電池１０１とインバータ１０４は電気的に遮断され、コンタクタ１０２がＯＮの時に、二次電池１０１とインバータ１０４は電気的に接続され、二次電池１０１の電力がインバータ１０４に供給される。
【００１１】
平滑キャパシタ１０３は、インバータ１０４の入力電圧を平滑化する。インバータ１０４は、直流側が平滑キャパシタ１０３に接続され、３相交流側はモータ１０６の固定子に接続される。インバータ１０４は、スイッチング素子を用いて直流電圧と交流電圧を相互に変換する。
【００１２】
相電流検出器１０５は、インバータ１０４の交流側とモータ１０６の間のＵＶＷ相に接続され、ＵＶＷ相電流を検出する。モータ１０６は、車両の加減速、或いはクランキング用トルク指令に応答してインバータ１０４から出力されるＵＶＷ相電流に応じて、トルクを発生する。モータ１０６が発生したトルクは、エンジン１０９のクランキングや、車両の加速・回生アシストとして使用される。
【００１３】
角度センサ１０７は、モータ１０６の回転子角度を検出し、モータ速度ＳＰＤを算出する。角度センサ１０７は、例えばレゾルバなどである。クラッチ１０８は、モータ１０６とエンジン１０９の間に配置される。クラッチ１０８がＯＦＦの時にモータ１０６とエンジン１０９は機械的に遮断され、クラッチ１０８がＯＮの時にモータ１０６とエンジン１０９は機械的に接続される。イグニッションキーのオン後またはアクセル動作時に、クラッチ１０８をＯＮにすると、モータ１０６はエンジン１０９をクランキングする。エンジン１０９は、車両を走行させる駆動力を発生させる。
【００１４】
制限トルク算出部１１６は、二次電池１０１からの制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１やＤＣ電流センサ１１３で検出されたＤＣ電流ＤＣ１に基づいて、さらに、インバータ１０４から出力されるＵＶＷ相電流や、モータ１０６の回転速度に基づいて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。
【００１５】
車両コントローラ１１０は、加減速或いはクランキング用などのトルク指令値ＴＱ１を送信する上位コントローラである。車両コントローラ１１０は、制限トルク算出部１１６より受信した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を上限として、トルク指令値ＴＱ１を演算する。
【００１６】
電流指令演算部１１１は、トルク指令値ＴＱ１に基づいて、電流指令と電流位相指令を演算する。電流制御部１１２は、電流指令、電流位相指令、ＵＶＷ相電流検出値、モータ回転子角度情報に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。
【００１７】
図２は、本実施形態を適用しない場合のモータ制御装置の特性を示すグラフである。図２（Ａ）は、モータのトルク、図２（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図２（Ｃ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
【００１８】
図１を参照して上述したように、二次電池１０１は、温度と残容量により使用可能な制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を算出する。制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。ここで、図２（Ａ）に示すように、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に到達した場合は、以下の問題が生じる可能性がある。第１に、図２（Ｂ）に示すように、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えてオーバーシュートする。第２に、要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に到達しても、図２（Ｂ）に示すように、時間経過によりＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１以下となり（ＤＣ電流過制限）、モータ１０６の出力をフルに活用できない。
【００１９】
以下に説明する本実施形態によれば、要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に到達しても、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えることなく、その後もＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に近づくことによってモータ１０６の出力をフルに活用できる。
【００２０】
［実施形態]
図３は、本実施形態によるモータ制御装置の構成図である。図１に示した比較例と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。このモータ制御装置も比較例と同様に、ハイブリッド電気自動車である車両に搭載されて使用されるものである。本実施形態では、第一のトルク演算部１１４、第二のトルク演算部１１５、制限トルク補正部１１７を新たに設ける。
【００２１】
第一のトルク演算部１１４には、二次電池１０１から制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１が、ＤＣ電流センサ１１３からＤＣ電流ＩＤＣ１が、相電流検出器１０５からＵＶＷ相電流が、角度センサ１０７からモータ速度ＳＰＤが入力される。第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１に基づいて、後述する制限トルク算出部１１６と同様な演算手法を用いて、モータ１０６が現在発生している第一のトルクＴＱ_ＤＣを演算して、制限トルク補正部１１７へ出力する。
【００２２】
第二のトルク演算部１１５には、二次電池１０１から制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１が、相電流検出器１０５からＵＶＷ相電流が、角度センサ１０７からモータ速度ＳＰＤが入力される。第二のトルク演算部１１５は、ＵＶＷ相電流に基づいて、モータ１０６が現在発生している第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを演算して、制限トルク補正部１１７へ出力する。
【００２３】
制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、予め測定された「制限電流と制限トルク」の制限トルク特性マップ等を用いて、後述するように制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。
【００２４】
制限トルク補正部１１７には、二次電池１０１から制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１が、ＤＣ電流センサ１１３からＤＣ電流ＤＣ１が、第一のトルク演算部１１４から第一のトルクＴＱ_ＤＣが、第二のトルク演算部１１５から第二のトルクＴＱ_ＵＶＷが入力される。制限トルク補正部１１７は、第一のトルク演算部１１４からの第一のトルクＴＱ_ＤＣと第二のトルク演算部１１５からの第二のトルクＴＱ_ＵＶＷとを比較し、第一のトルク演算部１１４のバラツキ度合いＫＰ１を算出する。そして、制限トルク補正部１１７は、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正し、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を演算する。
【００２５】
次に、制限トルク算出部１１６の詳細について説明する。図４は、制限トルク算出部１１６の例１を、図５は、制限トルク算出部１１６の例２を、図６は、制限トルク算出部１１６の例３を示す。制限トルク算出部１１６は、例１〜例３のいずれかの構成であればよい。
【００２６】
制限トルク算出部１１６の例１について、図４（Ａ）、図４（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ａ）は、制限トルク算出部１１６の例１の構成を示す図である。図４（Ｂ）は、制限トルク算出部１１６の例１における制限トルク特性マップ４０１を示す図である。
【００２７】
図４（Ａ）において、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１は、二次電池１０１が温度と残容量から算出した使用可能なＤＣ制限値である。電圧ＨＶＤＣは、二次電池１０１のＤＣ電圧センサからの電圧である。モータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。図４（Ｂ）に示す制限トルク特性マップ４０１は、実験にて測定していた「制限電流と制限トルク」の関係を示すマップである。図４（Ｂ）に示すように、x軸は制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を、y軸は制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１をそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図４（Ｂ）に示すx軸の制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１とy軸の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１との関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。制限トルク算出部１１６は、電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定な制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を得ることができる。
【００２８】
制限トルク算出部１１６の例２について、図５（Ａ）、図５（Ｂ）を参照して説明する。図５（Ａ）は、制限トルク算出部１１６の例２の構成を示す図である。図５（Ｂ）は、「制限トルクとシステム損失」のシステム損失特性マップ５０５を示す図である。
【００２９】
制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１と電圧ＨＶＤＣとを乗算器５０１で乗算し、その乗算結果に対してシステム損失を減算器５０２で減算し、減算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器５０３により除算して、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を求める。
【００３０】
システム損失は、図５（Ｂ）に示す「制限トルクとシステム損失」のシステム損失特性マップ５０５を用いて求める。図５（Ｂ）において、x軸は制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を、y軸はシステム損失をそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図５（Ｂ）に示すx軸の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１と、y軸のシステム損失の関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、前回算出した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定なシステム損失を求めることができる。
【００３１】
制限トルク算出部１１６の例３について、図６（Ａ）、図６（Ｂ）を参照して説明する。図６（Ａ）は、制限トルク算出部１１６の例３の構成を示す図である。図６（Ｂ）は、「制限トルクとシステム効率」のシステム効率特性マップ６０５を示す図である。
【００３２】
制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１と電圧ＨＶＤＣとシステム効率とを乗算器６０１で乗算し、その乗算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器６０２により除算して、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を求める。
【００３３】
システム効率は、図６（Ｂ）に示す「制限トルクとシステム効率」のシステム効率特性マップ６０５を用いて求める。図６（Ｂ）において、x軸は制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を、y軸はシステム効率をそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図６（Ｂ）に示すx軸の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１と、y軸のシステム効率との関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、前回算出した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定なシステム効率を求めることができる。
【００３４】
次に、第一のトルク演算部１１４について説明する。図７（Ａ）は、第一のトルク演算部１１４の例１を、図７（Ｂ）は、第一のトルク演算部１１４の例２を、図７（Ｃ）は、第一のトルク演算部１１４の例３を示す。第一のトルク演算部１１４は、例１〜例３のいずれかの構成であればよい。
【００３５】
第一のトルク演算部１１４の例１について、図７（Ａ）を参照して説明する。図７（Ａ）は、第一のトルク演算部１１４の例１の構成を示す図である。図７（Ａ）において、ＤＣ電流ＤＣ１は、ＤＣ電流センサ１１３により検出された電流値であり、インバータ１０４に入力している電流値である。電圧ＨＶＤＣは、二次電池１０１のＤＣ電圧センサからの電圧である。モータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。第一トルク特性マップ７０１の図示は省略するが、図４（Ｂ）に示した制限トルク特性マップ４０１と類似している。すなわち、本例の第一トルク特性マップ７０１では、図４（Ｂ）に示した制限トルク特性マップ４０１の制限電流をＤＣ電流ＤＣ１に置き換える。さらに、図４（Ｂ）に示した制限トルク特性マップ４０１の制限トルクを第一のトルクＴＱ_ＤＣに置き換える。そして、実験にて測定して「ＤＣ電流ＤＣ１と第一のトルク」の関係を示す第一トルク特性マップ７０１として予め設定しておく。これにより、第一のトルク演算部１１４は、電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、ＤＣ電流ＤＣ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定な第一のトルクＴＱ_ＤＣを得ることができる。
【００３６】
第一のトルク演算部１１４の例２について、図７（Ｂ）を参照して説明する。図７（Ｂ）は、第一のトルク演算部１１４の例２の構成を示す図である。第一のトルク演算部１１４の例２の構成は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示した制限トルク算出部１１６と類似している。制限トルク算出部１１６の例２では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を用いたが、本例では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１の替りにＤＣ電流ＤＣ１を用いる点が異なる。第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１と電圧ＨＶＤＣとを乗算器７０２で乗算し、その乗算結果に対してシステム損失を減算器７０３で減算し、減算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器７０４により除算して、第一のトルクＴＱ_ＤＣを求める。システム損失の求め方は、図５（Ｂ）に示したｘ軸の制限トルクを第一のトルクＴＱ_ＤＣに置き換えた「第一のトルクとシステム損失」のシステム損失特性マップを用いる。
【００３７】
第一のトルク演算部１１４の例３について、図７（Ｃ）を参照して説明する。図７（Ｃ）は、第一のトルク演算部１１４の例３の構成を示す図である。第一のトルク演算部１１４の例３の構成は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示した制限トルク算出部１１６と類似している。制限トルク算出部１１６の例３では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を用いたが、本例では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１の替りにＤＣ電流ＤＣ１を用いる点が異なる。第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１と電圧ＨＶＤＣとシステム効率とを乗算器７０５で乗算し、その乗算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器７０４により除算して、第一のトルクＴＱ_ＤＣを求める。システム効率の求め方は、図６（Ｂ）に示したｘ軸の制限トルクを第一のトルクＴＱ_ＤＣに置き換えた「第一のトルクとシステム効率」のシステム効率特性マップを用いる。
【００３８】
次に、第二のトルク演算部１１５について説明する。図８（Ａ）は、第二のトルク演算部１１５の構成を示す図であり、図８（Ｂ）は第二トルク特性マップ８０１を示す図である。
【００３９】
図８（Ａ）において、ＵＶＷ相電流は、インバータ１０４の交流側とモータ１０６の間のＵＶＷ相に接続される相電流検出器１０５から検出した電流である。電圧ＨＶＤＣは、二次電池１０１のＤＣ電圧センサからの電圧である。モータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。
【００４０】
図８（Ｂ）に示す第二トルク特性マップ８０１は、実験にて測定していた「ＵＶＷ相電流と第二のトルク」の関係を示すマップである。図８（Ｂ）に示すように、x軸はＵＶＷ相電流を、y軸は第二のトルクＴＱ_ＵＶＷをそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。
なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図８（Ｂ）に示すx軸のＵＶＷ相電流とy軸の第二のトルクＴＱ_ＵＶＷとの関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。第二のトルク演算部１１５は、電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、ＵＶＷ相電流をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定な第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを得ることができる。
【００４１】
なお、第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを以下の式（１）に示すトルクの方程式により求めてもよい。
【数１】
2020137567.tif 000003
ここで、Φは鎖交磁束、Pnは極対数、LdおよびLqはモータ１０６のインダクタンスであり、IaはＵＶＷ相電流、βは電流位相角である。電流位相角は、角度センサ１０７から算出されたモータ１０６の位相角である。鎖交磁束、極対数、インダクタンスはモータ１０６の既定パラメータである。
【００４２】
制限トルク補正部１１７には、制限トルク算出部１１６より制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１が、第一のトルク演算部１１４より第一のトルクＴＱ_ＤＣが、第二のトルク演算部１１５より第二のトルクＴＱ_ＵＶＷが入力される。
【００４３】
制限トルク補正部１１７は、第一のトルクＴＱ_ＤＣと第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを比較して、製品のバラツキ度合いを推定する。バラツキ度合いは以下の式（２）より求める。このバラツキ度合いを用いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を補正し、補正後の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を以下の式（３）により算出する。
バラツキ度合い＝第二のトルクＴＱ_ＵＶＷ／第一のトルクＴＱ_ＤＣ      （２）   制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２＝制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１×バラツキ度合い    （３）
【００４４】
なお、トルク補正の動作の応答性を確保するために、第一のトルク演算部１１４と、第二のトルク演算部１１５と、制限トルク補正部１１７との演算周期をそれぞれ十分速く設定することが必要である。第一のトルクＴＱ_ＤＣを求めるために必要なＤＣ電流ＤＣ１、或いは第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを求めるために必要なＵＶＷ相電流には検出ディレイがある。さらに、第一のトルク演算部１１４と第二のトルク演算部１１５の演算ディレイもある。このため、バラツキ度合いに対応して、式（２）式（３）により適切な同期性を施す必要がある。
【００４５】
車両コントローラ１１０は、加減速或いはクランキング用などの要求トルクＴＱ_ＣＯＭを送信する上位コントローラである。車両コントローラ１１０は、制限トルク補正部１１７より受信した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２をリミットとして、要求トルクＴＱ_ＣＯＭを演算して電流指令演算部１１１へ出力する。
【００４６】
図９は、本実施形態によるモータ制御装置の特性を示すグラフである。図９（Ａ）は、モータのトルク、図９（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図９（Ｃ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
【００４７】
図３に示すように、二次電池１０１は、温度と残容量により使用可能な制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を算出する。制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１等に基いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。ここで、図９（Ａ）に示すように、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２に到達する。この際に、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えてオーバーシュートすることなく、また、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２も急変することなく、ＤＣ電流が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に近づくことが可能になる。これによりモータの出力をフルに活用できる。
【００４８】
図１０は、本実施形態によるモータ制御装置の詳細な特性を示すグラフである。図１０（Ａ）は、モータのトルク、図１０（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図１０（Ｃ）は、トルク、図１０（Ｄ）は、バラツキ度合い、図１０（Ｅ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
【００４９】
図１０（Ａ）に示す制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、「制限電流と制限トルク」の制限トルク特性マップ４０１等を用いて、演算した制限トルクである。制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２は、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正した制限トルクである。要求トルクＴＱ_ＣＯＭは、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクであり、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２に制限される。
【００５０】
図１０（Ｂ）に示す制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１は、二次電池１０１が温度と残容量から算出した使用可能なＤＣ制限値である。ＤＣ電流ＤＣ１は、インバータ１０４に入力している電流検出値或いは推定値である。図１０（Ｂ）に示すように、ＤＣ電流ＤＣ１は制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えてオーバーシュートすることはない。
【００５１】
図１０（Ｃ）に示す第一のトルクＴＱ_ＤＣは、「ＤＣ電流ＤＣ１と第一のトルク」の第一トルク特性マップ７０１等を用いて、ＤＣ電流ＤＣ１に基いて推定したモータの駆動トルクである。第二のトルクＴＱ_ＵＶＷは、「ＵＶＷ相電流と第二のトルク」の第二トルク特性マップ８０１等を用いて、モータに流れるＵＶＷ相電流に基いて推定したモータの駆動トルクである。第二のトルクＴＱ_ＵＶＷはインバータ１０４を経由した後であるのでその損失により、第一のトルクＴＱ_ＤＣよりもトルクが下回って推移している。
【００５２】
図１０（Ｄ）に示すバラツキ度合いＫＰ１は、第二のトルクＴＱ_ＵＶＷと第一のトルクＴＱ_ＤＣを比較して、推定した製品のバラツキ度合いを示している。
図１０（Ｅ）に示すモータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。
【００５３】
次に、制限トルク補正部１１７の追加機能について図１１を参照して説明する。
ＤＣ電流ＤＣ１、或いはＵＶＷ相電流は、検出ディレイがあり、第一のトルク演算部１１４と第二のトルク演算部１１５は演算ディレイがあるため、制限トルク補正部１１７による制限トルクの補正の応答性が悪化する虞がある。若しくは、車両が急激に加速して、制限トルクの補正が間に合わない場合、短時間内にＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える可能性がある。
【００５４】
そこで、制限トルク補正部１１７は、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える場合に、電流フィードバック制御により補正後の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を低下させて、最終の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’を算出する。
【００５５】
図１１は、制限トルク補正部１１７に追加機能を付加した場合のモータ制御装置の詳細な特性を示すグラフである。図１１（Ａ）は、モータのトルク、図１１（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図１１（Ｃ）は、トルク、図１１（Ｄ）は、バラツキ度合い、図１１（Ｅ）は、フィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１、図１１（Ｆ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
【００５６】
図１１（Ａ）に示すように制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、「制限電流と制限トルク」の制限トルク特性マップ４０１等を用いて、演算した制限トルクである。制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２は、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正した制限トルクである。制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’は、補正した制限トルクにフィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１を減算した最終の制限トルクである。要求トルクＴＱ_ＣＯＭは、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクであり、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’に制限される。
【００５７】
図１１（Ｂ）に示す制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１は、二次電池１０１が温度と残容量から算出した使用可能なＤＣ制限値である。ＤＣ電流ＤＣ１は、インバータ１０４に入力している電流検出値或いは推定値である。
【００５８】
図１１（Ｃ）に示す第一のトルクＴＱ_ＤＣは、「ＤＣ電流ＤＣ１と第一のトルク」の関係を示す第一トルク特性マップ７０１等を用いて、ＤＣ電流ＤＣ１に基いて推定したモータの駆動トルクである。第二のトルクＴＱ_ＵＶＷは、「ＵＶＷ相電流と第二のトルク」の関係を示す第二トルク特性マップ８０１等を用いて、モータに流れるＵＶＷ相電流に基いて推定したモータの駆動トルクである。
【００５９】
図１１（Ｄ）に示すバラツキ度合いＫＰ１は、第二のトルクＴＱ_ＵＶＷと第一のトルクＴＱ_ＤＣを比較して、推定した製品のバラツキ度合いである。バラツキ度合いは、ＤＣ電流ＤＣ１、或いはＵＶＷ相電流の検出ディレイ、第一のトルク演算部１１４と第二のトルク演算部１１５の演算ディレイ、若しくは、車両が急激に加速により、応答速度が足りない場合がある。
【００６０】
図１１（Ｅ）に示すフィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１は、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える場合に、越えないように電流フィードバック制御により発生させた低減トルクである。電流フィードバック制御は制限トルク補正部１１７内に追加機能として備える。
図１１（Ｆ）に示すモータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。
【００６１】
このように、要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２に到達した後、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える場合に、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２からフィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１を減算して、最終の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’を求め、ＤＣ電流のオーバーシュート時間を短縮する。
【００６２】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）モータ制御装置は、モータ１０６にＵＶＷ相電流を供給するインバータ１０４と、インバータ１０４にＤＣ電流を供給する二次電池１０１の制限電流から制限トルクを算出する制限トルク算出部１１６と、インバータ１０４に供給されるＤＣ電流に基づいて第一のトルクを演算する第一のトルク演算部１１４と、ＵＶＷ相電流に基づいて第二のトルクを演算する第二のトルク演算部１１５と、第一のトルクと第二のトルクとを用いて制限トルクを補正する制限トルク補正部１１７とを備える。これにより、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることなく、制限電流に近づくことによってモータの出力をフルに活用できる。
【００６３】
なお、上記の実施形態では、ハイブリッド電気自動車に搭載されて使用されるモータ制御装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジンを使用しない純粋な電気自動車に搭載されて使用されるモータ制御装置や、産業用モータに対して使用されるモータ制御装置などに適用してもよい。二次電池を用いてモータを制御するモータ制御装置であれば、本発明の範囲内に含まれる。
【００６４】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１０１  二次電池
１０２  コンタクタ
１０３  平滑キャパシタ
１０４  インバータ
１０５  相電流検出器
１０６  モータ
１０７  角度センサ
１０８  クラッチ
１０９  エンジン
１１０  車両コントローラ
１１１  電流指令演算部
１１２  電流制御部
１１３  ＤＣ電流センサ
１１４  第一のトルク演算部
１１５  第二のトルク演算部
１１６  制限トルク算出部
１１７  制限トルク補正部
【図１】
2020137567.tif 000005
【図２】
2020137567.tif 000006
【図３】
2020137567.tif 000007
【図４】
2020137567.tif 000008
【図５】
2020137567.tif 000009
【図６】
2020137567.tif 000010
【図７】
2020137567.tif 000011
【図８】
2020137567.tif 000012
【図９】
2020137567.tif 000013
【図１０】
2020137567.tif 000014
【図１１】
2020137567.tif 000015
【国際調査報告】
2020137567.tif 000016
2020137567.tif 000017
2020137567.tif 000018
2020137567.tif 000019