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公開番号2024062719
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-10
出願番号2022170748
出願日2022-10-25
発明の名称モータの制御装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類H02P 21/22 20160101AFI20240501BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータのトルク制御に於いて、個々のモータの材料の違いによるトルク出力特性のばらつきの影響を抑制するトルクの補償のための個々のモータの運転状態毎の損失トルクを決定する処理をできるだけ容易にする。
【解決手段】モータMの制御装置は、モータから出力されるべき要求トルクを取得し、或る一つのモータについて運転状態毎に決定された損失トルクを取得し、モータのモータ定数と前記の一つのモータの運転状態毎に発生するトルクとにより決定される運転状態毎のトルク補正値を取得し、要求トルクを損失トルクとトルク補正値に基づいて補正してモータにて発生されるべきトルクの指令値を決定し、指令値のトルクを発生するようモータの作動を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
モータの制御装置であって、
前記モータから出力されるべき要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
一つのモータについて運転状態毎に決定された損失トルクを取得する損失トルク取得手段と、
前記モータのモータ定数と前記一つのモータの運転状態毎に発生するトルクとにより決定される運転状態毎のトルク補正値を取得するトルク補正値取得手段と、
前記要求トルクを前記損失トルクと前記トルク補正値に基づいて補正して前記モータにて発生されるべきトルクの指令値を決定するトルク指令値決定手段と、
前記指令値のトルクを発生するようモータの作動を制御する作動制御手段と
を含む装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置に係り、より詳細には、モータの発生するトルクを制御する装置に係る。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
モータのトルク制御精度や応答性は、モータのインダクタンスや電機子抵抗といったモータ定数が制御に於いて用いられる場合、その精度に影響されるので、そのようなモータ定数を同定する構成が種々提案されている。例えば、特許文献１では、ベクトル制御によって同期モータの作動を制御する制御装置に於いて、モータ定数を同定するために、モータの停止時に回転子を所定位置に引き込み、ｄ軸とｑ軸とに、適宜、電流を与え、電圧・電流情報と回転子の位置情報とを用いて、同期モータと制御装置を含む系の電圧方程式に従ったモデルに含まれるパラメータを逐次推定し、推定されたパラメータからｄ軸とｑ軸に関するモータ定数を求める機能を持たせることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１８２８８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、モータから出力されるトルクは、鉄損などによる損失（損失トルク）のために、モータで生成されるトルクよりも低くなるので、トルク制御では、車両の駆動系などからモータに要求されるトルク（要求トルク）を実現するために、要求トルクに損失トルクを補償値として加算したトルク値が指令値としてモータの制御装置に与えられる。この点に関し、損失トルクは、モータの運転状態、即ち、発生トルク又は巻線電流、回転数、インバータへの投入電圧などに依存して変化するので、それらを変数パラメータとして、運転状態毎に実験的に決定されるところ、同じ仕様のモータであっても、個々のモータに使用された電磁鋼板、磁石に代表される材料の違いにより、損失トルクにばらつきが出るので、モータのトルク出力特性を揃えるためには、モータ毎に決定された運転状態毎の損失トルクを用いて出力トルクを補償する必要がある。
【０００５】
ところで、モータの損失トルクは、個々のモータのモータ定数（インダクタンス、電機子鎖交磁束、巻線抵抗など）に依存するので、或る一つのモータについて運転状態毎の損失トルクが分かっていれば、その他のモータの運転状態毎の損失トルクは、各々のモータ定数を用いて或る一つのモータの運転状態毎の損失トルクから換算することが可能である。その場合、複数のモータの全てについて運転状態毎の損失トルクを実験的に調べる工程が不要となり、有利である。本発明に於いては、この知見が利用される。
【０００６】
かくして、本発明の主な課題は、モータのトルク制御に於ける出力トルクの補償のための、個々のモータの運転状態毎の損失トルクを決定する処理をできるだけ容易に又は簡便にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記の課題は、モータの制御装置であって、前記モータから出力されるべき要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、一つのモータについて運転状態毎に決定された損失トルクを取得する損失トルク取得手段と、前記モータのモータ定数と前記一つのモータの運転状態毎に発生するトルクとにより決定される運転状態毎のトルク補正値を取得するトルク補正値取得手段と、前記要求トルクを前記損失トルクと前記トルク補正値に基づいて補正して前記モータにて発生されるべきトルクの指令値を決定するトルク指令値決定手段と、前記指令値のトルクを発生するようモータの作動を制御する作動制御手段とを含む装置によって達成される。
【０００８】
上記の構成に於いて、「モータ」は、車両の駆動装置等から要求されるトルク（要求トルク）を出力するよう制御される形式のものであれば、任意のものであってよく、典型的には、ｄｑ変換を用いたベクトル制御により作動制御される永久磁石型同期モータであるが、これに限定されない。「損失トルク」とは、上記の如く、モータに於いて生成される全トルクのうちで出力として取り出されずに損失するトルク成分である。「運転状態」とは、ここに於いて、既に述べた如く、モータの発生トルク又は巻線電流、回転数、インバータへの投入電圧など、発生トルクを決定するパラメータとなる状態値（運転状態値）である。「一つのモータ」とは、本制御装置により作動が制御されるモータ（以下、「本モータ」と称する。）と同一の仕様の別のモータ（以下、「基準モータ」と称する。）であり、運転状態毎に損失トルクが任意の手法には決定された任意のモータであってよく、典型的には、或る仕様のモータについての適合に用いられる代表的なモータであってよい。「モータ定数」とは、モータ毎の入力電流又は電圧に対するトルク特性を決定する定数パラメータであり、具体的には、インダクタンス、電機子鎖交磁束、巻線抵抗などである。「トルク補正値」とは、基準モータの運転状態毎の損失トルクを本制御装置により制御されるモータ（本モータ）の運転状態毎の損失トルクに換算するための数値であり、後に詳述の如く、本モータのモータ定数と基準モータの運転状態毎の発生トルクとを用いて、典型的には運転状態毎に、予め算定される。「トルクの指令値」（トルク指令値）は、要求トルクと本モータの損失トルクとを合わせた、モータに於いて生成されるべき総トルクを表わす指令値である。
【０００９】
上記の本発明の装置に於いては、モータ毎に使用された材料の違いによりばらつく運転状態毎の損失トルクが、各モータに於いて実験的に調べられるのではなく、或る一つのモータに於いて得られた運転状態毎の損失トルクから、各モータのモータ定数を用いて換算することにより得られることとなる。かかる構成によれば、或る一つのモータ以外の各モータについては、モータ定数を取得するだけでよく、各モータの適合に要する労力、時間及び費用が大幅に削減されることが期待される。
【００１０】
上記の構成に於いて、損失トルクは、いくつかの運転状態値を変数としたマップとして準備されており、時々刻々の運転状態に応じてマップから値が拾い上げられてよい。トルク補正値は、同様に運転状態値を変数としたマップとして予め準備され、時々刻々の運転状態に応じてマップから値が拾い上げられてもよく、或いは、運転状態値を変数とした数式を用いて時々刻々の運転状態に応じて算出されてもよい。なお、トルク補正値は、運転状態値によって変化しない定数である場合も有り得る。運転状態毎のトルク補正値は、具体的には、運転状態毎に、基準モータにて発生するトルクと、本モータのモータ定数を用いた演算から得られる本モータにて発生するトルクの推定値との比率又は差分から決定されてよい。基準モータにて発生するトルクは、運転状態毎に実際に計測されたトルクでもよいし、基準モータのモータ定数を用いた演算により得られた発生するトルクの推定値でもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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