JPH06284511A - Electric vehicle torque control method - Google Patents
Electric vehicle torque control methodInfo
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 急激な加速、急斜面の登坂、路面の凹凸から
車軸に加わる外乱等によりトルク変動が生じても走行を
安定させ、かつバッテリーのエネルギー利用効率を高め
て一充電当たり走行距離を向上させる電気自動車のトル
ク制御を提案する。
【構成】 トルク指令値演算手段80、三相誘導電動機40
の発生トルクを検出するモータトルク検出手段110、ト
ルク指令値にモータトルクが一致するよう補償するトル
ク補償手段90、トルク補償量からトルク電流指令値を演
算するトルク電流指令値演算手段100、トルク電流指令
値からすべり周波数を演算するすべり周波数演算手段10
5、電動機40の角速度を測る速度検出手段60、角速度に
対応した2次磁束(定格値)を発生する2次磁束設定手段
130、2次磁束とトルク電流指令値から2次磁束指令値
を演算する2次磁束指令値演算手段140、電動機40の2
次磁束推定手段170、両者が一致するように励磁電流を
決定する励磁電流指令値決定手段160で特徴付けられる
トルク制御法。
(57) [Summary] [Purpose] Stabilize driving even if torque fluctuations occur due to sudden acceleration, steep slope climbing, disturbances applied to the axle due to road surface irregularities, etc., and improve battery energy utilization efficiency per charge. We propose torque control for electric vehicles to improve mileage. [Structure] Torque command value calculation means 80, three-phase induction motor 40
Motor torque detection means 110 for detecting the generated torque, torque compensation means 90 for compensating the motor torque so that the motor torque matches the torque command value, torque current command value calculation means 100 for calculating the torque current command value from the torque compensation amount, torque current Slip frequency calculation means 10 for calculating the slip frequency from the command value
5, speed detection means 60 for measuring the angular velocity of the electric motor 40, secondary magnetic flux setting means for generating a secondary magnetic flux (rated value) corresponding to the angular velocity
130, secondary magnetic flux command value calculating means 140 for calculating the secondary magnetic flux command value from the secondary magnetic flux and the torque current command value;
A torque control method characterized by a secondary magnetic flux estimating means 170 and an exciting current command value determining means 160 for determining an exciting current so that they coincide with each other.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車のトルク制御
方法に係り、特に車両に搭載される走行駆動用誘導電動
機をバッテリーで駆動するに好適な電気自動車のトルク
制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque control method for an electric vehicle, and more particularly to a torque control method for an electric vehicle suitable for driving a traveling drive induction motor mounted on the vehicle with a battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】電気自動車にとってバッテリーのエネル
ギー利用効率を高めて一充電走行距離大きくすることは
重要なことであり、これに関連した技術として、特開昭
62ー250803号公報が知られている。2. Description of the Related Art For an electric vehicle, it is important to improve the energy utilization efficiency of the battery and increase the mileage for one charge. As a technique related to this, Japanese Patent Laid-Open No. 62-250803 is known. .
【0003】本内容によれば、モータ磁束に対するモー
タ損失マップを予め用意しておき、該マップからモータ
の速度、アクセルの踏み込み量からきめられるトルク指
令値に基づいて、モータ損失を低減するためのモータ磁
束指令値を決定し、該モータ磁束指令値からトルク電流
指令値を演算し、これらの指令値に基づいてモータを制
御してモータ損失を減らすことが知られている。According to this content, a motor loss map for the motor magnetic flux is prepared in advance, and the motor loss is reduced based on the torque command value determined from the speed of the motor and the depression amount of the accelerator. It is known to determine a motor magnetic flux command value, calculate a torque current command value from the motor magnetic flux command value, and control the motor based on these command values to reduce the motor loss.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記モータで発生する
トルクはモータの内部(2次回路)で発生する2次磁束
(モータ磁束)と2次回路に流れるトルク電流との積に
比例する。このため、モータ損失を低減する目的で磁束
指令値を変えるようにした場合、トルク指令値が同じで
も駆動条件が変化すると、磁束指令値も変わる。これに
伴ってトルク電流指令値も変動し、モータの2次回路に
流れるトルク電流が変化する。特に、負荷トルク或いは
加速トルクが大きくなっている状態では、トルク電流も
大きくなっているため、外乱に対するトルク電流感度が
増し、この外乱に対するトルク電流の変化量も大きくな
る心配があった。The torque generated in the motor is proportional to the product of the secondary magnetic flux (motor magnetic flux) generated inside the motor (secondary circuit) and the torque current flowing in the secondary circuit. Therefore, when the magnetic flux command value is changed for the purpose of reducing the motor loss, the magnetic flux command value changes when the driving condition changes even if the torque command value is the same. Along with this, the torque current command value also changes, and the torque current flowing through the secondary circuit of the motor changes. In particular, when the load torque or the acceleration torque is large, the torque current is also large. Therefore, the sensitivity of the torque current to the disturbance is increased, and there is a concern that the amount of change in the torque current to the disturbance is also increased.
【0005】また、トルク指令値やモータ速度等の駆動
条件によって磁束(励磁電流)指令値が変えられると、
励磁電流が変動するため2次回路で発生する2次磁束が
一定にならずトルク電流との相互干渉が生ずる。この結
果、モータで発生するトルクに振動が生じて、これが加
振源となり車体を振動させる。Further, when the magnetic flux (exciting current) command value is changed depending on driving conditions such as a torque command value and a motor speed,
Since the exciting current varies, the secondary magnetic flux generated in the secondary circuit is not constant and mutual interference with the torque current occurs. As a result, the torque generated by the motor vibrates, and this acts as a vibration source to vibrate the vehicle body.
【0006】本発明の目的は、所望のトルクを最小のパ
ワ−で発生でき、更に、登坂、急加速及び重負荷時のよ
うなトルク電流が過大になる状態が生じても、トルク指
令値に基づいて安定にトルクを発生できる電気自動車の
トルク制御方法を提供することである。本発明の他の目
的は、バッテリーのエネルギーの利用効率を高めて、一
充電当たりの走行距離を向上させることのできる電気自
動車のトルク制御方法を提供することである。It is an object of the present invention to generate a desired torque with a minimum power, and further, even if a torque current becomes excessively large, such as when climbing a slope, sudden acceleration or heavy load, the torque command value is not changed. A torque control method for an electric vehicle that can stably generate torque based on the above. Another object of the present invention is to provide a torque control method for an electric vehicle that can improve the efficiency of use of energy of a battery and improve the mileage per charge.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、直流電圧及び
直流電流を供給するバッテリーと、該直流電圧を可変周
波数、可変電圧の交流電源に変換するPWMインバータ
と、該PWMインバータによって駆動される誘導電動機
からなり、アクセル踏み込み量に基づいて決定したトル
ク指令値によって前記誘導電動機で発生すべきトルクを
制御し、車両の速度を所望に制御する制御回路を有する
電気自動車であって、前記誘導電動機の発生トルクを検
出するトルク検出手段を具備して、該トルク検出手段か
ら得られた前記誘導電動機の発生トルクと前記トルク指
令値との偏差を補償するように決定した前記誘導電動機
のトルク電流指令値及び励磁電流指令値に基づいて前記
誘導電動機で発生するトルクを制御することにより達成
される。The present invention provides a battery for supplying a DC voltage and a DC current, a PWM inverter for converting the DC voltage into an AC power source of variable frequency and variable voltage, and driven by the PWM inverter. An electric vehicle comprising an induction motor and having a control circuit for controlling a torque to be generated by the induction motor according to a torque command value determined based on an accelerator depression amount, and controlling a vehicle speed as desired. And a torque current command for the induction motor determined so as to compensate for the deviation between the torque command value and the torque generated by the induction motor obtained from the torque detection means. This is achieved by controlling the torque generated in the induction motor based on the value and the exciting current command value.
【0008】[0008]
【作用】モータトルク検出手段からは現在モータ内部で
発生しているモータトルクが検出される。該検出手段か
らは2次磁束が一定にならず発生トルクが変動した場合
にはその変動成分も含めたモータトルクが検出される。
発生トルクが変動してトルク指令値と発生トルク間に誤
差が発生すると、モ−タトルク補償手段では、発生トル
クの振動を抑制するようにトルク指令値を補償し、トル
ク指令値補償値を発生する。該トルク指令値補償値と2
次磁束推定手段から得られた推定2次磁束に基づいてト
ルク電流指令値演算手段からトルク電流指令値を求め
る。2次磁束指令演算手段では、該トルク電流指令値と
定格のトルク電流との比より負荷率を得、該負荷率は2
次磁束設定値決定手段から得られた2次磁束設定値に乗
算して2次磁束指令が得られる。励磁電流指令値決定手
段では、該2次磁束指令値に2次磁束推定手段から得ら
れた推定2次磁束が一致するように励磁電流指令値を決
定するための補償動作が行われる。以上の操作から得ら
れたトルク電流指令値と励磁電流指令値は発生トルクの
振動を抑制し、更に、最小の1次電流(モータ電流)で
所望のモータトルクを発生できるように補正され、これ
らの結果が1次電流指令値に反映されて該1次電流指令
値に基づいて1次電流が制御されるので、駆動条件が変
わっても安定に、しかもバッテリーのパワーを効率よく
利用したトルク制御を行うことができる。The motor torque currently generated inside the motor is detected from the motor torque detecting means. When the secondary magnetic flux is not constant and the generated torque fluctuates, the detecting means detects the motor torque including the fluctuation component.
When the generated torque fluctuates and an error occurs between the torque command value and the generated torque, the motor torque compensating means compensates the torque command value so as to suppress the vibration of the generated torque, and generates the torque command value compensation value. . The torque command value compensation value and 2
The torque current command value is calculated from the torque current command value calculation unit based on the estimated secondary magnetic flux obtained from the secondary magnetic flux estimation unit. The secondary magnetic flux command calculation means obtains the load factor from the ratio of the torque current command value and the rated torque current, and the load factor is 2
A secondary magnetic flux command is obtained by multiplying the secondary magnetic flux setting value obtained from the secondary magnetic flux setting value determining means. The exciting current command value determining means performs a compensating operation for determining the exciting current command value such that the estimated secondary magnetic flux obtained from the secondary magnetic flux estimating means matches the secondary magnetic flux command value. The torque current command value and the exciting current command value obtained from the above operation are corrected so as to suppress the vibration of the generated torque and further generate the desired motor torque with the minimum primary current (motor current). The result of is reflected in the primary current command value and the primary current is controlled based on the primary current command value. Therefore, the torque control is stable even if the driving condition is changed, and the battery power is efficiently used. It can be performed.
【0009】[0009]
【実施例】図1は本発明の実施例を示す。電気自動車の
駆動系はバッテリー10、該バッテリー10の直流電圧
を可変周波数、可変電圧の交流電源に変換するPWMイ
ンバータ20、該交流電源によって駆動される三相誘導
電動機40、該誘導電動機40で発生するトルクは車輪
(図では省略)に伝達され駆動される。誘導電動機40
で発生するトルクは、電流センサ30、31、32から
検出される誘導電動機40の1次巻線に流れる三相の交
流電流及び誘導電動機40のロータに接続されたエンコ
ーダ50、速度検出手段60により検出されたロータの
回転角速度を使って、以下の制御手段によって制御され
る。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. A drive system of an electric vehicle includes a battery 10, a PWM inverter 20 for converting a DC voltage of the battery 10 into an AC power source of variable frequency and variable voltage, a three-phase induction motor 40 driven by the AC power source, and an induction motor 40. The torque to be transmitted is transmitted to and driven by wheels (not shown in the figure). Induction motor 40
Is generated by the encoder 50 and the speed detecting means 60 connected to the rotor of the induction motor 40 and the three-phase AC current flowing in the primary winding of the induction motor 40 detected by the current sensors 30, 31, 32. The detected rotational angular velocity of the rotor is used for control by the following control means.
【0010】トルク指令値演算手段80は、アクセル7
0から出力された量に基づいて、車を動かすのに必要な
トルクを三相誘導電動機40で発生させるためのトルク
指令値τRを演算する。The torque command value calculating means 80 has an accelerator 7
Based on the amount output from 0, a torque command value τR for causing the three-phase induction motor 40 to generate the torque required to move the vehicle is calculated.
【0011】バッテリーの電圧が所定の電圧の範囲内で
ある場合には、τRは補正しないが、所定の電圧以下に
減少したらその減少分に応じてτRを減少させる。これ
は、バッテリーの過放電を防止し、同時にPWMインバ
−タ20が過電流になるのを回避するためである。所定
の電圧は使用するバッテリーによって異なるが、通常、
充電によって容量が回復できる放電終止電圧よりも大き
な値が選ばれる。When the voltage of the battery is within the predetermined voltage range, τR is not corrected, but when the voltage drops below a predetermined voltage, τR is decreased according to the decrease. This is to prevent the battery from being over-discharged and at the same time prevent the PWM inverter 20 from being over-current. The predetermined voltage depends on the battery used, but usually,
A value larger than the final discharge voltage at which the capacity can be restored by charging is selected.
【0012】また、PWMインバ−タ20から得られる
電圧(1次電圧)は、バッテリー電圧に比例する。一
方、三相誘導電動機40で発生するトルクは1次電圧の
2乗に比例して発生する。そこで、バッテリー電圧が所
定の値から減少した時のトルク指令値τR は、上記の所
定の電圧からバッテリー電圧が減少した分の2乗に比例
して減少するように補正する。The voltage (primary voltage) obtained from the PWM inverter 20 is proportional to the battery voltage. On the other hand, the torque generated in the three-phase induction motor 40 is generated in proportion to the square of the primary voltage. Therefore, the torque command value τ R when the battery voltage decreases from the predetermined value is corrected so as to decrease in proportion to the square of the battery voltage decrease from the predetermined voltage.
【0013】また、図1の実施例には記載してないが、
後述する電流制御手段180から得られる一次電圧指令
値の大きさを、バッテリー電圧が所定の値以下に減少し
たら、同様な方法で補正しても同様な効果が得られる。
更に、係る状態になるとPWMインバ−タ20が過電流
になることから、一次電流指令値演算手段120から得
られる一次電流指令値の大きさをこのような状態が生じ
たら減少させてもよい。Although not shown in the embodiment of FIG. 1,
If the magnitude of the primary voltage command value obtained from the current control means 180 described later is reduced to a predetermined value or less by the battery voltage, the same effect can be obtained even if it is corrected by a similar method.
Further, since the PWM inverter 20 becomes overcurrent in such a state, the magnitude of the primary current command value obtained from the primary current command value calculating means 120 may be reduced if such a state occurs.
【0014】トルク指令値τRは減算器150のプラス
側の端子に、次の演算から得られるモータトルクτはマ
イナス側の端子に入力され、両者の差分Δτがとられ
る。 τ=m・p・{lm'/(lm'+l2)}・{(lm'・Im)/(1+T2・s)}・It (1) ここで、m:相数、p:誘導電動機の極対数、lm’、
l2:励磁及び2次漏れインダクタンス、T2(=(lm'
+l2)/r2、 r2:二次抵抗)、s:ラプラス演算子
である。また、Im、Itは、電流センサ30、31、3
2から検出されたU相の交流電流、V相の交流電流及び
W相の交流電流iu、iv、iw をPWMインバータ20
の角周波数ω1 と同期した速度で回転するd−q軸座標
系に変換して得られるd軸成分、q軸成分である。 Im=iu・cosθ1*+iv・cos(θ1*−2π/3)+iw・cos(θ1*+2π/3) It=iu・sinθ1*+iv・sin(θ1*−2π/3)+iw・sin(θ1*+2π/3) (2) 但し、θ1*=∫ω1・dt トルク指令値τRは、上記差分Δτがゼロになるように
モータトルク補償手段90で補償され、この結果トルク
指令値補償値τ*に変換される。モータトルク補償手段
90はPI(比例+積分)要素で構成されるものでよ
い。以後の実施例で開示する補償手段はPI要素で構成
されているものとする。The torque command value τR is input to the plus side terminal of the subtracter 150, and the motor torque τ obtained from the following calculation is input to the minus side terminal, and the difference Δτ between the two is taken. τ = m · p · {lm ′ / (lm ′ + l 2 )} · {(lm ′ · Im) / (1 + T 2 · s)} · It (1) where m: number of phases, p: induction motor The number of pole pairs of, lm ',
l 2 : Excitation and secondary leakage inductance, T 2 (= (lm '
+ L 2 ) / r2, r2: secondary resistance), s: Laplace operator. Im and It are current sensors 30, 31, and 3 respectively.
The U-phase AC current, the V-phase AC current, and the W-phase AC currents iu, iv, and iw detected from the PWM inverter 20 are detected.
Is a d-axis component and a q-axis component obtained by conversion into a d-q axis coordinate system that rotates at a speed that is synchronized with the angular frequency ω 1. Im = iu · cos θ1 * + iv · cos (θ1 * −2π / 3) + iw · cos (θ1 * + 2π / 3) It = iu · sin θ1 * + iv · sin (θ1 * −2π / 3) + iw · sin (θ1 * + 2π / 3) (2) However, θ1 * = ∫ω1 · dt torque command value τR is compensated by the motor torque compensating means 90 so that the difference Δτ becomes zero, and as a result, the torque command value compensation value τ * is obtained. To be converted. The motor torque compensating means 90 may be composed of PI (proportional + integral) elements. The compensating means disclosed in the following embodiments is assumed to be composed of PI elements.
【0015】トルク電流指令値演算手段100では、式
(3)からτ*と2次磁束推定手段170から得られた
推定2次磁束φ2を使ってトルク電流指令値It*を演算
する。トルク電流指令値It*は可変リミッタ105を介
在させて、すべり周波数演算手段115に入力される。The torque current command value calculating means 100 calculates the torque current command value It * using τ * from the equation (3) and the estimated secondary magnetic flux φ2 obtained from the secondary magnetic flux estimating means 170. The torque current command value It * is input to the slip frequency calculation means 115 through the variable limiter 105.
【0016】ここで、可変リッミタ105は後述する励
磁電流決定手段160から発せられる励磁電流指令値I
m*に対して反比例するように制御される。即ち、2次磁
束が弱まるにつれてリミッタの値は大きくなり、トルク
電流指令値の可動範囲は広がる。これは、2次磁束が弱
まるにつれて励磁電流指令値Im*が減少させられること
によって、インバ−タの容量が見かけ上減少することに
なるため、これを回避するための方策である。The variable limiter 105 has an exciting current command value I issued from an exciting current determining means 160, which will be described later.
It is controlled so that it is inversely proportional to m *. That is, as the secondary magnetic flux weakens, the limiter value increases, and the movable range of the torque current command value expands. This is a measure for avoiding the fact that the capacity of the inverter is apparently reduced by reducing the exciting current command value Im * as the secondary magnetic flux weakens.
【0017】すべり角周波数ωsは式(4)に基づい
て、すべり周波数演算手段115で演算される。 It*=(1/mp)・{(lm'+l2)/lm'}・(τM*/φ2) (3) ωs=r2・{lm'/(lm'+l2)}・(It*/φ2) (4) 上記すべり角周波数ωsは速度検出手段60から得られ
た誘導電動機の回転角速度ωMと式(5)の加算処理を
加算器151で行い、PWMインバータ20の角周波数
ω1を得る。これが1次電流指令値演算手段120に取
り込まれ、1次電流指令値の角周波数になる。 ω1=ωs+ωM (5) 可変リミッタ105から出力された上記のトルク電流指
令値It*と定格トルク電流(It)rateとの比It*/
(It)rateから負荷率αを負荷率演算手段145から
求める。 α=It*/(It)rate (6) 負荷率αに対応した2次磁束を誘導電動機40の2次回
路で発生させるべく、2次磁束指令値φ2*を次のような
手順で2次磁束設定手段130、2次磁束指令演算手段
140により決定する。The slip angular frequency ωs is calculated by the slip frequency calculating means 115 based on the equation (4). It * = (1 / mp) · {(lm '+ l 2) / lm'} · (τM * / φ2) (3) ωs = r2 · {lm '/ (lm' + l 2)} · (It * / φ2) (4) The slip angular frequency ωs is added to the rotational angular velocity ωM of the induction motor obtained from the velocity detecting means 60 and the addition process of the equation (5) is performed by the adder 151 to obtain the angular frequency ω1 of the PWM inverter 20. This is taken into the primary current command value calculating means 120 and becomes the angular frequency of the primary current command value. ω1 = ωs + ωM (5) Ratio It * / of the above torque current command value It * output from the variable limiter 105 and the rated torque current (It) rate
The load factor α is obtained from the (It) rate by the load factor calculation means 145. α = It * / (It) rate (6) In order to generate a secondary magnetic flux corresponding to the load factor α in the secondary circuit of the induction motor 40, the secondary magnetic flux command value φ2 * is secondary in the following procedure. It is determined by the magnetic flux setting means 130 and the secondary magnetic flux command calculation means 140.
【0018】先ず、2次磁束設定手段130で誘導電動
機40の回転角速度ωMに対応する2次磁束の設定値φR
(対応する回転角速度における最大磁束に相当)を式
(7)に基づいて与える。 0≦ωM≦ωM0、φR=(φ2)rate(:定格の2次磁束) ωM0<ωM、φR=(ωM0/ωM)・(φ2)rate (7) 但し、ωM0:基底回転角速度 このようにして決められた2次磁束の設定値φR は2次
磁束指令演算手段140に入力され、式(8)によって
2次磁束指令値φ2*を演算する。 φ2*=α・φR+φ20 (8) 但し、φ20=(Im0)・lm’ ここで、φ20はトルク電流指令値に影響を受けない固定
分として前記誘導電動機40に2次磁束指令値として与
えられる。従って、無負荷の場合はこの固定分が電動機
40の内部で発生している磁束となる。この値はバッテ
リーのエネルギー損失をできるだけ低減できるように選
ばれるもので、通常、定格磁束の20%以下に選ばれ
る。無負荷状態で急激な負荷が車輪に加わっても2次回
路に流れるトルク電流が過大になるのを抑制できるよう
に選択される。なお、停車やアクセルが踏み込まれる以
前では省エネルギーの観点からゼロにしておく。First, the secondary magnetic flux setting means 130 sets a secondary magnetic flux setting value φR corresponding to the rotational angular velocity ωM of the induction motor 40.
(Corresponding to the maximum magnetic flux at the corresponding rotation angular velocity) is given based on the equation (7). 0 ≤ ωM ≤ ωM0, φR = (φ2) rate (: rated secondary magnetic flux) ωM0 <ωM, φR = (ωM0 / ωM) · (φ2) rate (7) where ωM0: base rotational angular velocity The determined setting value φR of the secondary magnetic flux is input to the secondary magnetic flux command calculating means 140, and the secondary magnetic flux command value φ2 * is calculated by the equation (8). φ2 * = α · φR + φ20 (8) where φ20 = (Im0) · lm ′ where φ20 is given as a secondary magnetic flux command value to the induction motor 40 as a fixed component that is not affected by the torque current command value. Therefore, when there is no load, this fixed amount becomes the magnetic flux generated inside the electric motor 40. This value is selected so that the energy loss of the battery can be reduced as much as possible, and is usually selected to be 20% or less of the rated magnetic flux. It is selected so that the torque current flowing in the secondary circuit can be prevented from becoming excessive even if a sudden load is applied to the wheels in the no-load state. It should be set to zero from the viewpoint of energy saving before the vehicle is stopped or the accelerator is depressed.
【0019】式(8)は、図2に示す原理、即ち、所望
のトルクを最小の電流(誘導電動機40に流れる電流、
以下1次電流と言う。)で発生できるようにトルク電流
指令値と関係づけて、2次磁束指令値φ2*を決めるよ
うにしている。2次磁束φ2を発生するための励磁電流
Im(=φ2/lm’)とトルク電流Itを用いて1次電流
I1を表すと、式(9)になる。 I1・I1=It・It+Im・Im (9) 一方、誘導電動機40で発生するトルクτは式(1)に
示すように、トルク電流と2次磁束(磁束が一定に保た
れている定常状態では励磁電流)との積に比例する。図
2は与えられたモ−タトルクにおけるトルク電流と励磁
電流との関係で、双曲線で表せる。従って、モータのト
ルクが図2に示すように、τM1、τM2、τM3が増加した
場合、各トルクを発生する1次電流のなかで最小となる
のはA、B、Cの各接点に対応する1次電流である。Equation (8) is the principle shown in FIG. 2, that is, the desired torque is the minimum current (current flowing through the induction motor 40,
Hereinafter referred to as primary current. ), The secondary magnetic flux command value φ2 * is determined in association with the torque current command value. When the primary current I1 is expressed using the exciting current Im (= φ2 / lm ') for generating the secondary magnetic flux φ2 and the torque current It, the equation (9) is obtained. I 1 · I 1 = I t · I t + I m · I m (9) On the other hand, the torque τ generated in the induction motor 40 is expressed by the equation (1) as follows. It is proportional to the product of (exciting current in the steady state maintained). FIG. 2 shows the relationship between the torque current and the exciting current at a given motor torque, which can be represented by a hyperbola. Therefore, as shown in FIG. 2, when τM1, τM2, and τM3 increase, the minimum of primary currents that generate each torque corresponds to each contact of A, B, and C. This is the primary current.
【0020】即ち、トルク電流と励磁電流(或いは2次
磁束)とを比例させて制御させると、最小の1次電流
で、常に所望のトルクを発生させることができる。従っ
て、最小のバッテリーエネルギーで電気自動車を駆動す
ることができる。また、トルク電流が減少するにつれて
2次磁束も弱められ、励磁電流も減少することになる。That is, by controlling the torque current and the exciting current (or the secondary magnetic flux) in proportion to each other, it is possible to always generate a desired torque with a minimum primary current. Therefore, the electric vehicle can be driven with the minimum battery energy. Further, as the torque current decreases, the secondary magnetic flux is weakened, and the exciting current also decreases.
【0021】このような状態で急激に負荷が増加すると
トルク電流が増加することになるが、トルク電流指令値
のリミッタが定格点で決められた値(It0)maxのまま
であると励磁電流が減少している分、必要とされるモー
タトルクを発生できないことになる。そこで、図3に示
すように、常に1次電流の最大値までトルク電流が流れ
るように、可変リミッタ105でトルク電流指令値のリ
ミッタ(It)max*を式(10)に従って変化させる。 (It)max*=(I1)max・sin(arccos(Im*/(I1)max) (10) 以上の操作で得られた2次磁束指令値φ2*と式(11)
によって2次磁束推定手段170から推定された2次磁
束φ2 との偏差を補償するように励磁電流決定手段16
0から励磁電流指令値Im*を発生する。 φ2=lm’・Im*/(1+T2・s) (11) 但し、T2=(lm’+l2)/r2、r2:2次抵抗 1次電流指令値演算手段120は三相の交流電流指令値
iu*、iv*、iw*を発生する。 iu*=I1・cos(θ1*+ψ) iv*=I1・cos(θ1*+ψ−2π/3) iw*=I1・cos(θ1*+ψ+2π/3) (12) θ1*=∫ω1・dt (13) ψ=arctan(It*/Im*) (14) 電流制御手段180には1次電流指令値演算手段120
から得られた三相の交流電流指令値iu*、iv*、iw*及
び電流センサ30、31、32から検出されたU相、V
相、W相の交流電流iu、iv、iw が入力される。電流
制御手段180では、各々指令値と電流との偏差がなく
なるように交流の一次電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を発
生する。When the load suddenly increases in such a state, the torque current increases. However, if the limiter of the torque current command value remains at the value (It0) max determined at the rated point, the exciting current is increased. The reduced amount means that the required motor torque cannot be generated. Therefore, as shown in FIG. 3, the variable limiter 105 changes the limiter (It) max * of the torque current command value according to the equation (10) so that the torque current always flows up to the maximum value of the primary current. (It) max * = (I 1) max · sin (arccos (Im * / (I 1) max) (2 obtained in 10) above operation the rotor flux command value .phi.2 * and formula (11)
The exciting current determining means 16 is adapted to compensate for the deviation from the secondary magnetic flux φ2 estimated by the secondary magnetic flux estimating means 170 by
An exciting current command value Im * is generated from 0. φ2 = lm ′ · Im * / (1 + T 2 · s) (11) where T 2 = (lm ′ + l 2 ) / r2, r2: secondary resistance primary current command value computing means 120 is a three-phase alternating current Generates command values iu *, iv *, iw *. iu * = I 1 · cos (θ1 * + ψ) iv * = I 1 · cos (θ1 * + ψ−2π / 3) iw * = I 1 · cos (θ1 * + ψ + 2π / 3) (12) θ1 * = ∫ω1 Dt (13) ψ = arctan (It * / Im *) (14) The current control means 180 has the primary current command value calculation means 120.
AC current command values iu *, iv *, iw * of three phases obtained from the U-phase and V detected by the current sensors 30, 31, 32
AC currents iu, iv, and iw of phase W are input. The current control means 180 generates AC primary voltage command values Vu *, Vv *, Vw * so that the deviation between the command value and the current is eliminated.
【0022】該電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*はPWM信
号発生手段190に入力され、PWM信号を発生するた
めの変調波となる。変調波はPWM信号発生手段190
内で発生される搬送波(図示せず)と比較されPWM信
号を発生する。PWM信号はPWMインバータ20に印
加され、可変周波数、可変電圧の交流電圧を発生し、三
相誘導電動機40を可変速駆動する。The voltage command values Vu *, Vv *, Vw * are input to the PWM signal generating means 190 and become a modulated wave for generating the PWM signal. The modulated wave is generated by the PWM signal generating means 190
It is compared with a carrier wave (not shown) generated within to generate a PWM signal. The PWM signal is applied to the PWM inverter 20 to generate an AC voltage having a variable frequency and a variable voltage to drive the three-phase induction motor 40 at a variable speed.
【0023】本実施例によれば、常に最小の1次電流で
所望のトルクを発生するに見合った励磁電流が誘導電動
機に流れることになるので、バッテリーのエネルギーを
効率よく利用でき、一充電当たりの走行距離を伸ばすこ
とができる。According to this embodiment, since the exciting current commensurate with the generation of the desired torque with the minimum primary current always flows through the induction motor, the energy of the battery can be efficiently used and per charge. You can extend your mileage.
【0024】更に、無負荷に近い状態で、急激な外乱が
車軸に加わってトルク電流指令値が増加しても、トルク
電流指令値の変化速度と同じ速度で2次磁束指令値を増
加させて励磁電流を誘導電動機に流し、誘導電動機内部
に発生する2次磁束を高速に確立できるため安定なトル
ク制御系が実現できる。Further, even when a sudden disturbance is applied to the axle and the torque current command value increases in a state of almost no load, the secondary magnetic flux command value is increased at the same speed as the changing speed of the torque current command value. A stable torque control system can be realized because the exciting current is passed through the induction motor and the secondary magnetic flux generated inside the induction motor can be established at high speed.
【0025】図4に他の実施例を示す。図1の実施例と
異なる部分は2次磁束推定手段171及びモータトルク
検出手段110の構成である。そこで、この構成につい
てのみ説明する。FIG. 4 shows another embodiment. The difference from the embodiment of FIG. 1 is the configuration of the secondary magnetic flux estimating means 171 and the motor torque detecting means 110. Therefore, only this configuration will be described.
【0026】先ず、2次磁束推定手段171から述べ
る。電流センサ30、31、32から検出されるU相、
V相、W相の交流電流iu、iv、iwと電流制御手段1
80から出力される電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*とから
式(15)を使って2次磁束φ2を推定する。 φ2=φu・cosθ1*+φv・cos(θ1*−2π/3)+φw・cos(θ1*+2π/3)(15 ) 但し、φj={∫(Vj−r1・ij)dt−l1・ij} (j
=u、v、w)、Vj(j=u、v、w):一次電圧指令値Vu*、Vv
*、Vw*から推定した一次電圧(=Kp・Vj*、Kp:バッ
テリー電圧に関係する比例定数)この方法は一次電圧指
令値と交流電流iu、iv、iwから2次磁束を推定する
もので、図1に示す実施例の方法よりも精度の良い検出
ができるため、図1の実施例においても当該手法を2次
磁束推定手段170に適用してもよい。First, the secondary magnetic flux estimating means 171 will be described. U phase detected from the current sensors 30, 31, 32,
V-phase and W-phase alternating currents iu, iv, iw and current control means 1
The secondary magnetic flux φ2 is estimated from the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * output from 80 using the equation (15). φ2 = φu · cosθ1 * + φv · cos (θ1 * -2π / 3) + φw · cos (θ1 * + 2π / 3) (15) where, φj = {∫ (Vj- r1 · ij) dt-l 1 · ij} (j
= u, v, w), Vj (j = u, v, w): Primary voltage command values Vu *, Vv
Primary voltage estimated from *, Vw * (= Kp · Vj *, Kp: proportional constant related to battery voltage) This method estimates the secondary magnetic flux from the primary voltage command value and AC currents iu, iv, iw. Since the detection can be performed with higher accuracy than the method of the embodiment shown in FIG. 1, the method may be applied to the secondary magnetic flux estimating means 170 in the embodiment of FIG.
【0027】次に、モータトルク検出手段110につい
て説明する。電流センサ33から検出されるPWMイン
バータ20に流れる直流電流Id、バッテリー10の直
流電圧Ed、速度検出手段60から得られた誘導電動機
40の回転角速度ωMを用いて式(16)にてモータト
ルクτを検出する。 τ=Ed・Id/ωM (16) この方式は簡易にトルクを検出できる方式として有効で
ある。Next, the motor torque detecting means 110 will be described. Using the DC current Id flowing through the PWM inverter 20 detected by the current sensor 33, the DC voltage Ed of the battery 10, and the rotational angular speed ωM of the induction motor 40 obtained from the speed detection means 60, the motor torque τ is calculated by the equation (16). To detect. τ = Ed · Id / ωM (16) This method is effective as a method that can easily detect torque.
【0028】図5にその他の実施例を示す。本実施例は
トルク制御の安定化を更に図るようにしたものである。
トルク電流It、励磁電流Imを検出し、これらに基づい
てトルク制御を行うようにしたものである。2次抵抗補
正手段、励磁インダクタンス補正手段を有し、これらパ
ラメータが変動した場合でも適正な励磁電流指令値Im
*、トルク電流指令値It*、すべり角周波数ωsが得られ
るようにしたものである。FIG. 5 shows another embodiment. In the present embodiment, the torque control is further stabilized.
The torque current It and the exciting current Im are detected, and the torque control is performed based on these. It has a secondary resistance correction means and an excitation inductance correction means, and even if these parameters fluctuate, an appropriate excitation current command value Im
*, The torque current command value It *, and the slip angular frequency ωs are obtained.
【0029】トルク指令値を一旦トルク電流指令値の設
定値ItRに変換し、トルク電流指令値の設定値ItRに誘
導電動機40のトルク電流に一致させるようにトルク電
流指令値の操作量It*を決め、It*に基づきトルク制御
を行う方法である。図1の実施例と相違する部分のみ説
明する。The torque command value is once converted into a set value ItR of the torque current command value, and the manipulated variable It * of the torque current command value is set to match the set value ItR of the torque current command value with the torque current of the induction motor 40. It is a method of determining and performing torque control based on It *. Only parts different from the embodiment of FIG. 1 will be described.
【0030】先ず、トルク指令値演算手段80から出力
されたトルク指令値τRと2次指令値演算手段140か
ら得られた2次磁束指令値φ2*を使って式(17)から
トルク電流指令値の設定値ItRを求める。 ItR=k・τR/φ2* (17) 但し、k=(lm’+l2)/(m・p・lm’) ここで、上記の励磁インダクタンスlm’としては、2
次磁束が飽和しない線形領域では一定の値でよい。一般
に、電気自動車では電動機重量を低減するため、磁束を
発生する部分の寸法が小さくなる傾向がある。このた
め、大きなトルクを必要とする領域では、磁束の飽和が
起こり、励磁インダクタンスが通常の値よりも減少す
る。First, using the torque command value τR output from the torque command value calculating means 80 and the secondary magnetic flux command value φ2 * obtained from the secondary command value calculating means 140, the torque current command value is calculated from the equation (17). The set value ItR of is calculated. ItR = kτR / φ 2 * (17) where k = (lm '+ l 2 ) / (m ・ plm') where the exciting inductance lm 'is 2
A constant value may be used in the linear region where the secondary magnetic flux is not saturated. Generally, in an electric vehicle, since the weight of the electric motor is reduced, the size of the portion that generates magnetic flux tends to be smaller. For this reason, in a region where a large torque is required, the magnetic flux is saturated, and the exciting inductance is reduced from the normal value.
【0031】そこで、励磁インダクタンス補正手段11
1では、予め励磁電流Imとインダクタンスlmとの関係
をテ−ブル化しておき、このテ−ブルをもとに、励磁・
トルク電流検出手段112から検出される励磁電流Im
の大きさに対応した励磁インダクタンスlm’を決定し
ている。本実施例では、かかる励磁インダクタンスl
m’を式(17)において使ってItRを求めている。Therefore, the exciting inductance correcting means 11
In No. 1, the relationship between the exciting current Im and the inductance lm is made into a table in advance, and the excitation / excitation is performed based on this table.
Exciting current Im detected by the torque current detecting means 112
The exciting inductance lm 'corresponding to the magnitude of is determined. In this embodiment, the exciting inductance l
ItR is calculated using m'in equation (17).
【0032】ItRは加減算器150のプラス側の端子
に、励磁・トルク電流検出手段112から検出されたト
ルク電流Itは加減算器150のマイナス側の端子に導
入される。加減算器150から得られたトルク電流指令
値の偏差ΔItを補償すべくトルク電流指令値It*がト
ルク電流補償手段91から発生する。トルク制御はトル
ク電流指令値It*と次のようにして得られた励磁電流指
令値Im*を使って行われる。ItR is introduced into the plus side terminal of the adder / subtractor 150, and the torque current It detected by the excitation / torque current detecting means 112 is introduced into the minus side terminal of the adder / subtractor 150. A torque current command value It * is generated from the torque current compensating means 91 to compensate the deviation ΔIt of the torque current command value obtained from the adder / subtractor 150. The torque control is performed using the torque current command value It * and the exciting current command value Im * obtained as follows.
【0033】励磁・トルク電流検出手段112から得ら
れた励磁電流Imに基づいて、式(18)を使って2次
磁束φ2を推定する。 φ2=lm’・Im/(1+T2・s) (18) ここで、2次時定数T2(=(lm’+l2)/r2)は励
磁インダクタンスlm’、2次抵抗r2に関係する。な
お、励磁インダクタンスlm’は励磁インダクタンス補
正手段111から得られた値を使用する。Based on the exciting current Im obtained from the exciting / torque current detecting means 112, the secondary magnetic flux φ2 is estimated by using the equation (18). φ2 = lm ′ · Im / (1 + T2 · s) (18) Here, the secondary time constant T2 (= (lm ′ + l 2 ) / r2) is related to the exciting inductance lm ′ and the secondary resistance r2. As the exciting inductance lm ', the value obtained from the exciting inductance correcting means 111 is used.
【0034】電気自動車では、走行状態によっては、過
負荷や高い周囲温度での走行もありうる。これによって
誘導電動機40の温度が高くなると、2次抵抗r2も変
動する。そこで、2次抵抗補正手段42では、予め測定
してテ−ブル化しておいた誘導電動機40の温度に対す
る2次抵抗r2を、温度センサ41から検出された誘導
電動機40の温度tc を基に求めている。なお、すべり
演算手段115のr2、Im’はすべて上述した手段によ
って補正された値を使用している。In an electric vehicle, overload or traveling at high ambient temperature may occur depending on the traveling state. As a result, when the temperature of the induction motor 40 increases, the secondary resistance r2 also changes. Therefore, the secondary resistance correction means 42 obtains the secondary resistance r2 with respect to the temperature of the induction motor 40, which has been measured and made into a table, based on the temperature tc of the induction motor 40 detected by the temperature sensor 41. ing. The values r2 and Im 'of the slip calculation means 115 are the values corrected by the above-mentioned means.
【0035】2次磁束φ2 は加減算器152のマイナス
側の端子、図1の実施例と同様な手法で得られた2次指
令値φ2*は加減算器152のプラス側の端子に導入され
る。加減算器152から得られた偏差Δφ2は励磁電流
決定手段160に導入され、励磁電流決定手段160で
は、偏差Δφ2を補正すべく励磁電流指令値Im*が決定
される。The secondary magnetic flux φ 2 is introduced to the minus side terminal of the adder / subtractor 152, and the secondary command value φ 2 * obtained by the same method as in the embodiment of FIG. 1 is introduced to the plus side terminal of the adder / subtractor 152. The deviation Δφ2 obtained from the adder / subtractor 152 is introduced into the exciting current determining means 160, and the exciting current determining means 160 determines the exciting current command value Im * to correct the deviation Δφ2.
【0036】本実施例では誘導電動機40に流れる3相
の交流電流iu、iv、iwから得られたトルク電流It、
励磁電流Imを直接使用して、しかもr2、lm’等の電
動機の定数変動も補正してトルク制御を行っているた
め、走行状態によって電動機の定数が変化しても外乱に
対して安定なトルク制御系を実現することができる。こ
のパラメータの補正は図1、図4、次の図6の各実施例
でも当然行ってもよい。In the present embodiment, the torque current It, obtained from the three-phase alternating currents iu, iv, iw flowing in the induction motor 40,
Since the torque is controlled by directly using the exciting current Im and by correcting the constant variation of the motor such as r2 and lm ', the torque is stable against the disturbance even if the constant of the motor changes depending on the running state. A control system can be realized. The correction of this parameter may be naturally performed in each of the embodiments shown in FIGS. 1 and 4 and the next FIG.
【0037】図6に他の実施例を示す。図1に示す実施
例と異なる点はトルク指令値τR とモータトルクτとの
偏差Δτを2次磁束推定手段170から得られた2次磁
束φ2 の2乗で除算してすべり角周波数を演算している
点で、つぎのような理由による。FIG. 6 shows another embodiment. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the deviation Δτ between the torque command value τ R and the motor torque τ is divided by the square of the secondary magnetic flux φ 2 obtained from the secondary magnetic flux estimating means 170 to calculate the slip angular frequency. The reason is as follows.
【0038】2次磁束に変動がない場合には、図1に示
す実施例のようにトルク補償、トルク電流指令値、すべ
り周波数の順で、演算してもすべり周波数の精度は余り
かわりない。しかし、2次磁束が大幅に減少される場合
には、最後に得られるすべり周波数の精度は演算の際の
桁落ちに伴って悪化する恐れがある。しかも、すべり角
周波数は、一般に、PWMインバ−タ20の角周波数ω
1、回転各速度ωM 等の値に対して非常に小さいが、特
に、負荷が軽くなればなるほど、すべり周波数は減少し
て小さくなる。このため、軽負荷状態では、トルク制御
の安定性が悪くなる。When there is no change in the secondary magnetic flux, the accuracy of the slip frequency does not change much even if the calculation is performed in the order of torque compensation, torque current command value, and slip frequency as in the embodiment shown in FIG. However, when the secondary magnetic flux is significantly reduced, the accuracy of the slip frequency finally obtained may be deteriorated due to the cancellation of digits in the calculation. Moreover, the slip angular frequency is generally the angular frequency ω of the PWM inverter 20.
1. The rotational speed is very small with respect to each value of ωM, etc., but in particular, as the load becomes lighter, the slip frequency decreases and becomes smaller. Therefore, in the light load state, the stability of torque control deteriorates.
【0039】そこで、図6に示す実施例では、まず、す
べり周波数の精度が確保できるようにトルク偏差から直
ちにすべり角周波数が得られるように構成を変えてい
る。すべり角周波数の演算の順序を変更する以外は図1
の実施例と同等なので説明は省略する。本実施例によれ
ば2次磁束が小さくなってもすべり周波数の演算精度が
確保され、安定なトルク制御が実現できる。Therefore, in the embodiment shown in FIG. 6, first, the construction is changed so that the slip angular frequency can be immediately obtained from the torque deviation so as to ensure the accuracy of the slip frequency. Figure 1 except that the order of slip angular frequency calculation is changed
The description is omitted because it is the same as the embodiment described above. According to the present embodiment, the calculation accuracy of the slip frequency is secured even if the secondary magnetic flux becomes small, and stable torque control can be realized.
【0040】図7に実用的なトルク電流と励磁電流との
関係を示す。電気自動車では、電動機の体格をできるだ
け小型にするため、励磁電流を大きくしないでトルク電
流を大きくして発生トルクを出せるように設計されるた
め、トルク電流と励磁電流の比率は1よりも大きく、通
常4〜6になる。このため、図7に示すように1次電流
最小化ラインに沿って励磁電流とトルク電流を動作させ
ていくと、トルク電流よりも先に励磁電流が定格の値
(Im)rate(‘D’対応)となる。励磁電流はこの値
以上に大きくすると過励磁になるので大きくできない。
そこで、定格の励磁電流になるまで1次電流最小化ライ
ンに沿って励磁電流とトルク電流を制御し、定格の励磁
電流に達したら、該定格の励磁電流を一定にしてトルク
電流のみを許容トルク電流(It)maxまで動作させる。FIG. 7 shows the relationship between the practical torque current and the exciting current. In an electric vehicle, in order to make the size of the electric motor as small as possible, the torque current is designed to be large without increasing the exciting current to generate the generated torque. Therefore, the ratio of the torque current to the exciting current is larger than 1. Usually it will be 4-6. Therefore, when the exciting current and the torque current are operated along the primary current minimization line as shown in FIG. 7, the exciting current has a rated value (Im) rate ('D') before the torque current. Correspondence). If the exciting current is larger than this value, it will be overexcited and cannot be increased.
Therefore, the exciting current and the torque current are controlled along the primary current minimization line until the rated exciting current is reached, and when the rated exciting current is reached, the rated exciting current is kept constant and only the torque current is allowed. Operate up to the current (It) max.
【0041】また、他の方法として、定格の励磁電流
(Im)rateは、トルク電流(It)maxに比べて小さい
ことを勘案して、図7に示すA1…D1のラインに沿って
動作させても大差はなく、同様な効果が得られる。As another method, taking into consideration that the rated exciting current (Im) rate is smaller than the torque current (It) max, along the line A 1 ... D 1 shown in FIG. There is no big difference even if they are operated, and the same effect can be obtained.
【0042】電動機の損失Lを最小化するには、以上述
べてきたような1次銅損を最小(1次電流の大きさを最
小)にするだけでなく、2次銅損、鉄損等の損失も考慮
する必要がある。実際にはこれらの損失を勘案して、励
磁電流とトルク電流との関係を決定する必要がある。In order to minimize the loss L of the motor, not only the primary copper loss as described above is minimized (the magnitude of the primary current is minimum), but also the secondary copper loss, the iron loss, etc. It is necessary to consider the loss of. Actually, it is necessary to determine the relationship between the exciting current and the torque current in consideration of these losses.
【0043】 L=(r1+rm)・(Im・Im) + (r1+r2)・(It・It) (19) 但し、rm:鉄損抵抗 ここで、トルクτ(It・Imに比例)一定の条件のもとに
おける(19)式のLの値が最小となるImとItとの比
γmin(=Im/It)を求めると、(20)式になる。 (γmin)・(γmin)=(r1+r2)/(r1+rm) (20) 上記の(γmin)の値は電動機の温度や回転角速度が変わ
ると、抵抗r1、r2、rm等が変動するためそれに伴っ
て変化する。電動機の設計の仕方によっても異なるが、
実用的な範囲では、この値はほぼ(Im)rate/(It)
maxで決まる値から1の間で変動する。L = (r1 + rm) * (Im * Im) + (r1 + r2) * (It * It) (19) where rm: iron loss resistance where torque τ (proportional to It * Im) is constant. When the ratio γmin (= Im / It) between Im and It that minimizes the value of L in the original equation (19) is obtained, the equation (20) is obtained. (γmin) · (γmin) = (r1 + r2) / (r1 + rm) (20) The above value of (γmin) changes with changes in the motor temperature and rotational angular velocity, and the resistances r1, r2, rm, etc. fluctuate accordingly. Change. It depends on how the motor is designed,
In a practical range, this value is almost (Im) rate / (It)
It varies from the value determined by max to 1.
【0044】そこで、図7に塗りつぶした三角形の領域
で動作させるのが最も効果的である。これを数式で表す
と、式(21)のようになる。 φ2*=β・It*+φ20 (21) lm’≧β≧{(Im)rate・lm’−φ20 }/(It)max 実用上は、‘φ2*とItの特性’或いは‘ImとItの特
性’を予めテ−ブル化しておき、電動機の回転数や温度
が変動した場合には、その変動分に応じて求めるように
すればよい。勿論、これらのパラメ−タに対応させて多
次元のテ−ブルを用意してもよい。Therefore, it is most effective to operate in the triangular area filled in in FIG. When this is expressed by a mathematical expression, it becomes as shown in Expression (21). φ2 * = β · It * + φ20 (21) Im ′ ≧ β ≧ {(Im) rate · lm′−φ20} / (It) max In practical use, “characteristic of φ2 * and It” or “Im and It The characteristic 'is made into a table in advance, and when the rotation speed or temperature of the electric motor fluctuates, it may be obtained according to the fluctuation. Of course, a multidimensional table may be prepared corresponding to these parameters.
【0045】ここで、始動時の過電流を抑制する観点か
らも、φ20の値はゼロとするよりある程度の値(通常定
格の2次磁束の20%以下)を持っていた方がよい。な
お、信号待ち、渋滞等における一時停止まで含めて効率
をよくするためには、電動機の速度が零になったらφ20
を零にすれば良い。この場合、始動時磁束が確立するま
でトルク指令値を遅らせるか、式(10)に示すような
トルク電流の(It)maxを補償して、φ2*を増加させ、
素早く励磁電流が流れるようにして、始動時の過電流
(発生トルクの遅れ)を抑制するとよい。From the viewpoint of suppressing the overcurrent at the time of starting, it is preferable that the value of φ20 has a certain value (20% or less of the normally rated secondary magnetic flux) rather than zero. In order to improve efficiency, including waiting for traffic lights and temporary stoppages due to traffic congestion, etc.
Should be zero. In this case, the torque command value is delayed until the magnetic flux at the time of starting is established, or (It) max of the torque current as shown in formula (10) is compensated to increase φ2 *,
It is preferable to suppress the overcurrent (delay of generated torque) at the time of starting by making the exciting current flow quickly.
【0046】今まで述べてきた方法は(21)式に基づ
きトルク電流指令値It*から2次磁束指令値φ2*を決定
し、これに追従させるように励磁電流指令値を発生させ
ていたが、直接、励磁電流指令値Im*を前述した(γmi
n)の値から求めるようにしてもよい。この実施例を図
8、図9に示す。In the method described so far, the secondary magnetic flux command value φ2 * is determined from the torque current command value It * based on the equation (21), and the exciting current command value is generated so as to follow this. , The excitation current command value Im * was previously described (γmi
It may be obtained from the value of n). This embodiment is shown in FIGS.
【0047】図8に示す実施例は誘導電動機40で発生
するトルクτを(22)式(23)式を使って推定し、
推定トルクを使ってトルク指令値演算手段80から得ら
れるトルク指令値τRをモータトルク補償手段90によ
って補正し、この結果得られたトルク指令値補償値τ*
を使ってトルクを制御するものである。更に、現時点で
発生している2次磁束を、3相の交流電流(1次電流)
から検出される励磁電流Imを基に推定している点にも
特徴がある。 τ=m・p・{lm’/(lm’+l2)}・φ2・It (22) φ2=(Im・lm’)/(1+T2・s) (23) ここで、励磁電流Im、トルク電流Itは、既に述べた手
法によって、励磁・トルク電流検出手段112によって
検出される量である。2次磁束φ2は(23)式に基づ
き、2次磁束推定手段170から得ている。2次磁束は
励磁電流Imの値によっては、飽和する。そこで、(2
3)式では、飽和している領域までも2次磁束φ2を推
定できるようにするため、実際に検出された励磁電流を
もとに、励磁インダクタンスlm’を励磁インダクタン
ス補正手段111によって補正して得られる値を使う。
補正手段111におけるImとlm’の関数は予め実測、
計算等によって求めたものを利用する。In the embodiment shown in FIG. 8, the torque τ generated in the induction motor 40 is estimated by using the equations (22) and (23),
The estimated torque is used to correct the torque command value τR obtained from the torque command value calculation means 80 by the motor torque compensation means 90, and the resultant torque command value compensation value τ *
Is used to control the torque. In addition, the secondary magnetic flux generated at this time is converted into a three-phase alternating current (primary current).
It is also characterized in that it is estimated based on the excitation current Im detected from. τ = m · p · {lm ′ / (lm ′ + l 2 )} · φ2 · It (22) φ2 = (Im · lm ′) / (1 + T2 · s) (23) Here, the exciting current Im and the torque current It is an amount detected by the excitation / torque current detection means 112 by the method already described. The secondary magnetic flux φ2 is obtained from the secondary magnetic flux estimating means 170 based on the equation (23). The secondary magnetic flux is saturated depending on the value of the exciting current Im. Therefore, (2
In the equation 3), in order to be able to estimate the secondary magnetic flux φ 2 even in the saturated region, the exciting inductance lm ′ is corrected by the exciting inductance correcting means 111 based on the actually detected exciting current. Use the value obtained.
The function of Im and lm 'in the correction means 111 is measured in advance,
Use the one obtained by calculation.
【0048】モ−タトルク補償手段90では、トルク指
令値τRと検出された発生トルクτとの偏差がゼロなる
ようにトルク指令値補償値τ*を発生させる。90はP
I(比例+積分)要素で構成される。The motor torque compensating means 90 generates the torque command value compensation value τ * so that the deviation between the torque command value τR and the detected generated torque τ becomes zero. 90 is P
It is composed of I (proportional + integral) elements.
【0049】前記トルク指令値補償値τ*と前記2次磁
束φ2と用いて、前記(3)式の演算をトルク指令値演
算手段100で行い、トルク電流指令値It*を得る。ト
ルク電流指令値It*に基づいて最適励磁電流指令値決定
手段146より、この手段に格納されている電動機の損
失を最小にするImとItの関数から最適な励磁電流指令
値を決定する。Using the torque command value compensation value τ * and the secondary magnetic flux φ2, the calculation of the equation (3) is performed by the torque command value calculation means 100 to obtain the torque current command value It *. Based on the torque current command value It *, the optimum exciting current command value determining means 146 determines the optimum exciting current command value from the function of Im and It stored in this means which minimizes the loss of the electric motor.
【0050】励磁電流指令値はリッミタ132に入力さ
れ、リッミタ132によって励磁電流指令値の最大値を
決定される。この最大値は2次磁束設定手段130から
決定される最大2次磁束(φ)maxで、駆動システムで
許容される値であり、回転角度ωMに対する特性は
(7)式に示されるのと同様に決定される。このように
して決められた(φ)maxは励磁電流変換器131によ
って励磁電流指令値の最大値(Im)max(=(φ)max
/lm’)に変換される。前記励磁電流指令値はリッミ
タ132を介して、実際の励磁電流指令値ImR として
励磁電流決定手段160のプラス端子に入力される。決
定手段160のマイナス端子には、検出手段112によ
って検出された実際に電動機40内で流れている励磁電
流Imが入力される。The exciting current command value is input to the limiter 132, and the limiter 132 determines the maximum value of the exciting current command value. This maximum value is the maximum secondary magnetic flux (φ) max determined by the secondary magnetic flux setting means 130 and is a value allowed by the drive system, and the characteristic with respect to the rotation angle ωM is the same as that shown in the equation (7). Is decided. The (φ) max thus determined is the maximum value (Im) max (= (φ) max of the exciting current command value by the exciting current converter 131).
/ Lm '). The exciting current command value is input to the plus terminal of the exciting current determining means 160 via the limiter 132 as an actual exciting current command value ImR. The exciting current Im actually flowing in the electric motor 40 detected by the detecting unit 112 is input to the negative terminal of the determining unit 160.
【0051】決定手段160では、励磁電流指令値ImR
に励磁電流Imが一致するように、励磁電流の操作量Im
*を決定する。従って、常に、操作量Im*はトルク電流
指令値It*に関係付けられて決定されることになる。In the determining means 160, the exciting current command value ImR
So that the exciting current Im is equal to
* Decide. Therefore, the manipulated variable Im * is always determined in relation to the torque current command value It *.
【0052】また、トルク電流指令値It*はすべり周波
数演算手段115に前記(4)式に基づいてすべり角周
波数ωsが決定される。すべり角周波数ωsはすべり周波
数リミッタ116に入力され、その動作範囲が式(2
4)、(25)に基づいて決められる。 0≦ωM≦ωM0、(ωs)max=ωs0 (24) ωs0: 最大のトルク指令値に基づいて決定される値で、
通常、定格のすべり角周波数からその2倍の値に選ばれ
る。 ωM0≦ωM≦(ωM)max、(ωs)max=A・ωM + B (25) 但し、A=[{r2/(l1+l2)}-ωs0]/{(ωM)max-(ωM0)} B=[{ωs0・(ωM)max}-{r2/(l1+l2)}・(ωM0)]/{(ωM)max-(ωM0)} ここで、式(25)は、基底回転角速度ωM0以上に回転
角速度ωMがなり、2次磁束は弱められると、式(4)
から得られるすべり角周波数は増加することになる。そ
こで、最大回転角速度(ωM)maxで停動トルクを越えな
い範囲内ですべり角周波数の動作範囲を広げている。Further, as for the torque current command value It *, the slip frequency calculating means 115 determines the slip angular frequency ωs based on the equation (4). The slip angular frequency ωs is input to the slip frequency limiter 116, and its operating range is expressed by the formula (2
4) and (25). 0 ≦ ωM ≦ ωM0, (ωs) max = ωs0 (24) ωs0: a value determined based on the maximum torque command value,
Normally, a value twice that of the rated slip angular frequency is selected. ωM0 ≤ ωM ≤ (ωM) max, (ωs) max = A · ωM + B (25) where A = [{r2 / (l 1 + l 2 )}-ωs0] / {(ωM) max- (ωM0 )} B = [{ωs0 · (ωM) max}-{r2 / (l 1 + l 2 )} · (ωM0)] / {(ωM) max- (ωM0)} Here, the equation (25) is When the rotational angular velocity ωM becomes higher than the base rotational angular velocity ωM0 and the secondary magnetic flux is weakened, the equation (4)
The slip angular frequency obtained from the above will increase. Therefore, the operating range of the slip angular frequency is expanded within the range where the stall torque is not exceeded at the maximum rotational angular velocity (ωM) max.
【0053】このようにすると、所定の目標のトルク指
令値においてトルク電流の動作範囲を広げることができ
るため、各回転角速度における最大のモータトルクにお
ける励磁電流の増加を抑えられる。この結果、各回転角
速度ωMにおいて誘起電圧の上昇を極力抑制できるの
で、PWMインバータ20で制御可能な電圧(PWMイ
ンバータ20の出力電圧と誘起電圧との差分)が増加す
ることになるため、高速域まで安定にモータを駆動する
ことができる。In this way, the operating range of the torque current can be widened at the predetermined target torque command value, and therefore the increase of the exciting current at the maximum motor torque at each rotational angular velocity can be suppressed. As a result, the rise of the induced voltage can be suppressed as much as possible at each rotational angular velocity ωM, so that the voltage that can be controlled by the PWM inverter 20 (the difference between the output voltage of the PWM inverter 20 and the induced voltage) increases, so that the high-speed range is increased. The motor can be driven stably up to.
【0054】この処理によって得られたすべり角周波数
ωsは回転角速度ωMと加算器151によって加算され、
リッミタ117を介して1次角周波数ω1を得る。ここ
で、リッミタ117は誘導電動機40の回転速度が所定
の値以上に増加するのを抑制する役目をする。The slip angular frequency ωs obtained by this processing is added to the rotational angular velocity ωM by the adder 151,
The primary angular frequency ω1 is obtained via the limiter 117. Here, the limiter 117 serves to prevent the rotation speed of the induction motor 40 from increasing above a predetermined value.
【0055】以上述べてきた手法によって得られた、ト
ルク電流指令値It*、励磁電流の操作量Im*、1次角周
波数ω1の各操作量は1次電流指令演算手段120に入
力され、前記式(12)から式(14)の演算が行わ
れ、3相の1次電流指令値iu*、iv*、iw*を発生す
る。これらの指令値に基づいて電流制御手段180では
電流制御系を構成し、1次電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*
を発生させる。The torque current command value It *, the manipulated variable Im * of the exciting current, and the manipulated variables of the primary angular frequency ω1 obtained by the method described above are input to the primary current command computing means 120, and the Expressions (12) to (14) are calculated, and three-phase primary current command values iu *, iv *, and iw * are generated. Based on these command values, the current control means 180 constitutes a current control system and the primary voltage command values Vu *, Vv *, Vw *.
Generate.
【0056】PWM信号発生手段190には、1次電圧
指令値が入力され、この指令値に基づいてPWM信号を
発生する。このPWM信号はPWMインバータ20に印
加され、誘導電動機40の発生トルクを制御する。本実
施例には図示しないが、手段100の出力に更に、トル
ク電流指令値It*に手段112から得られるトルク電流
It が一致するように該It*を補正するトルク電流決定
手段を付加し、該手段によって該It*を補償して得られ
る補償値を使って、1次電流指令iu*、iv*、iw*を求
めても良い。この場合、図8の実施例よりも更に精度の
良いトルク制御を行うことができる。A primary voltage command value is input to the PWM signal generating means 190, and a PWM signal is generated based on this command value. This PWM signal is applied to the PWM inverter 20 and controls the torque generated by the induction motor 40. Although not shown in the present embodiment, the output of the means 100 is further provided with a torque current determining means for correcting the torque current command value It * so that the torque current It obtained from the means 112 coincides with it. The primary current commands iu *, iv *, iw * may be obtained using the compensation value obtained by compensating the It * by the means. In this case, it is possible to perform more accurate torque control than the embodiment of FIG.
【0057】本実施例では、アクセルを介して発せられ
るトルク指令値を、発生トルクを検出することによって
補償し、この補償されたトルク指令値に基づいてトルク
電流と励磁電流を制御しているため、定常時はもとより
過渡状態でも追従性能のよいトルク制御を行うことがで
きる。このため、加速感も得られ、外乱に対して振動の
少ない乗り心地のよい電気自動車を実現できる。In the present embodiment, the torque command value issued via the accelerator is compensated by detecting the generated torque, and the torque current and the exciting current are controlled based on the compensated torque command value. The torque control with good tracking performance can be performed not only in the steady state but also in the transient state. For this reason, a feeling of acceleration can be obtained, and an electric vehicle that is comfortable to ride with little vibration against disturbance can be realized.
【0058】更に、過渡状態も含めて最高の効率が得ら
れるトルク電流と励磁電流との関係を維持しながら、モ
ータで発生するトルクを制御できる。この結果、過渡状
態が常に持続する電気自動車にあっては、バッテリーの
エネルギーを常に効率よく利用できるので、一充電当り
の走行距離を増加させることができる。Further, the torque generated in the motor can be controlled while maintaining the relationship between the exciting current and the torque current that provides the highest efficiency including the transient state. As a result, in the electric vehicle in which the transient state is constantly maintained, the energy of the battery can be efficiently used at all times, and the traveling distance per charge can be increased.
【0059】次に図9の実施例について説明する。本実
施例は、トルク制御のための操作量であるトルク電流指
令値It*、励磁電流指令値Im*及び1次角周波数ω1を
得るまでは図8に示す実施例と同じであるので説明は省
略する。図9では、手段120、180で構成されるよ
うな電流制御系を持たずに、この電流制御系と同等な機
能をd軸電圧決定手段161、q軸電圧決定手段16
2、非干渉化手段121及び1次電圧指令手段181と
により得ている点が相違するのでこれらについて説明す
る。Next, the embodiment shown in FIG. 9 will be described. This embodiment is the same as the embodiment shown in FIG. 8 until the torque current command value It *, the exciting current command value Im *, and the primary angular frequency ω1 which are the manipulated variables for torque control are obtained. Omit it. In FIG. 9, the d-axis voltage determining means 161 and the q-axis voltage determining means 16 have functions equivalent to those of the current control system without the current control system including the means 120 and 180.
2. The points obtained by the decoupling means 121 and the primary voltage command means 181 are different, and therefore these will be described.
【0060】d軸電圧決定手段161は、手段112か
ら得られた励磁電流Im が手段132を介して得た励磁
電流指令Im*に一致するようにd軸上の電圧補償値V
d’を決定する。q軸電圧決定手段162は、手段11
2から得られたトルク電流It が手段100より得られ
たトルク電流指令値It*に一致するように、q軸上の電
圧補償値Vq'を決定する。非干渉化手段121は上記の
操作量に加えて、検出された励磁電流Imから得られた
2次磁束φ2を使って、d−q軸座標上での電圧指令値
Vd*、Vq*を式(26)から得る。 Vd*=r1・Im−ω1・σ・L1・It+Vd’ Vq*=r1・It+ω1{σ・L1・Im+(lm’/L2)・φ2}+Vq' (26) 但し、σ=1−(lm’/L1)・(lm’/L2) L1=lm’+l1、L2=lm’+l2 詳細は省くが、この操作を施すことによって、誘導電動
機のd−q座標上で表された状態方程式からIm、Itが
それぞれ相互に干渉することなく(Im、Itの過渡項を
ゼロに)制御できる。The d-axis voltage determining means 161 adjusts the voltage compensation value V on the d-axis so that the exciting current Im obtained from the means 112 matches the exciting current command Im * obtained via the means 132.
Determine d '. The q-axis voltage determining means 162 is means 11
The voltage compensation value Vq 'on the q-axis is determined so that the torque current It obtained from 2 matches the torque current command value It * obtained from the means 100. The decoupling means 121 uses the secondary magnetic flux φ2 obtained from the detected exciting current Im in addition to the above-mentioned manipulated variable to calculate the voltage command values Vd * and Vq * on the dq axis coordinates. Obtained from (26). Vd * = r1 · Im−ω1 · σ · L1 · It + Vd ′ Vq * = r1 · It + ω1 {σ · L1 · Im + (lm ′ / L2) · φ2} + Vq ′ (26) However, σ = 1− (lm ′) / L1) ・ (lm '/ L2) L1 = lm' + l 1 , L2 = lm '+ l 2 Details are omitted, but by performing this operation, the state represented on the dq coordinates of the induction motor. From the equation, Im and It can be controlled without interfering with each other (transient terms of Im and It are zero).
【0061】Vd*、Vq*は1次電圧指令手段181に入
力され、次式を基に、1次電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*
を形成する。 Vu*=V1・cos(θ1+δ) (27) Vv*=V1・cos(θ1+δ−2π/3) (28) Vw*=V1・cos(θ1+δ+2π/3) (29) 但し、V1・V1= Vd*・Vd*+Vd*・Vq* θ1=∫ω1・dt、δ=arctan(Vq*/Vd*) これ以外にも上記の1次電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*
は、上記のVd*、Vq*を基に、二相、三相変換すること
によっても求めることができる。1次電圧指令値Vu*、
Vv*、Vw*からPWM信号をうる方法は図8の実施例と
同様なので省略する。Vd * and Vq * are input to the primary voltage command means 181 and the primary voltage command values Vu *, Vv *, Vw * are calculated based on the following equation.
To form. Vu * = V1 · cos (θ1 + δ) (27) Vv * = V1 · cos (θ1 + δ-2π / 3) (28) Vw * = V1 · cos (θ1 + δ + 2π / 3) (29) However, V1 · V1 = Vd *・ Vd * + Vd * ・ Vq * θ1 = ∫ω1 ・ dt, δ = arctan (Vq * / Vd *) In addition to the above, the above primary voltage command values Vu *, Vv *, Vw *
Can also be obtained by performing two-phase or three-phase conversion based on the above Vd * and Vq *. Primary voltage command value Vu *,
The method of obtaining the PWM signal from Vv * and Vw * is the same as in the embodiment of FIG.
【0062】以上本実施例によれば、電流制御系を省く
ことができるため、制御系のゲイン調整がなくなり簡易
コントローラが実現できる。これによって、簡単な構成
でありながら、システムの信頼性が向上されたトルク制
御を実現することができる。As described above, according to this embodiment, the current control system can be omitted, so that the gain adjustment of the control system is eliminated and a simple controller can be realized. As a result, it is possible to realize torque control with an improved system reliability with a simple configuration.
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明によれば、効率よくバッテリーの
エネルギーを利用できるので電気自動車の一充電当たり
の走行距離を向上させるという効果がある。また、車軸
に加わる外乱、登坂、急激な加速等によってモータトル
クが変動してもアクセル量に対応した円滑なトルク制御
ができるので快適な電気自動車の駆動性能を実現できる
という効果もある。According to the present invention, the energy of the battery can be used efficiently, so that the traveling distance per charge of the electric vehicle can be improved. Further, even if the motor torque changes due to a disturbance applied to the axle, an uphill slope, a sudden acceleration, etc., smooth torque control corresponding to the accelerator amount can be performed, so that comfortable driving performance of the electric vehicle can be realized.
【図1】本発明の一実施例におけるブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】1次電流最小化制御実行するためのトルク電流
と励磁電流(2次磁束)との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a torque current and an exciting current (secondary magnetic flux) for executing primary current minimization control.
【図3】一次電流最大値を一定にしてトルク電流のリッ
ミタを可変する方法の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of varying the limiter of the torque current while keeping the primary current maximum value constant.
【図4】本発明の他の実施例におけるブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of the present invention.
【図5】図1に示す2次磁束の推定を他の方法を使って
トルク制御を行う場合のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram when torque control is performed by using another method for estimating the secondary magnetic flux shown in FIG. 1.
【図6】すべり周波数の精度を高めるトルク制御を行う
場合のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram in the case of performing torque control for increasing the accuracy of a slip frequency.
【図7】実用的な励磁電流とトルク電流の動作範囲を説
明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a practical operating range of an exciting current and a torque current.
【図8】過渡状態まで良好にトルクを制御できる機能と
高効率化の機能を双方を備えてトルク制御を行う場合の
ブロック図である。FIG. 8 is a block diagram in the case of performing torque control by having both a function of favorably controlling torque up to a transient state and a function of improving efficiency.
【図9】図8の構成を簡略化できる実施例のブロック図
である。9 is a block diagram of an embodiment capable of simplifying the configuration of FIG.
10 バッテリー 20 PWMインバータ 30、31、32 電流センサ 40 三相誘導電動機 42 2次抵抗補正手段 50 エンコーダ 60 速度検出手段 70 アクセル 80 トルク指令値演算手段 90 モータトルク補償手段 91 トルク電流補償手段 100 トルク電流指令演算手段 101 トルク電流指令変換手段 105 可変リッミタ 110 モータトルク検出手段 111 励磁インダクタンス補正手段 112 励磁・トルク電流検出手段 115 すべり周波数演算手段 116 すべり周波数リミッタ 117 PWMインバータの角周波数(1次
角周波数)リミッタ 120 1次電流指令演算手段 121 非干渉化手段 130 2次磁束設定手段 140 2次磁束指令演算手段 145 負荷率演算手段 161 d軸電圧決定手段 162 q軸電圧決定手段 181 1次電圧指令演算手段 150、151 減算器 152 減算器 160 励磁電流決定手段 170 2次磁束推定手段 180 電流制御手段 190 PWM信号発生手段10 Battery 20 PWM Inverter 30, 31, 32 Current Sensor 40 Three-Phase Induction Motor 42 Secondary Resistance Correction Means 50 Encoder 60 Speed Detection Means 70 Accelerator 80 Torque Command Value Calculation Means 90 Motor Torque Compensation Means 91 Torque Current Compensation Means 100 Torque Current Command calculation means 101 Torque current command conversion means 105 Variable limiter 110 Motor torque detection means 111 Excitation inductance correction means 112 Excitation / torque current detection means 115 Slip frequency calculation means 116 Slip frequency limiter 117 PWM inverter angular frequency (primary angular frequency) Limiter 120 Primary current command calculation means 121 Decoupling means 130 Secondary magnetic flux setting means 140 Secondary magnetic flux command calculation means 145 Load factor calculation means 161 d-axis voltage determination means 162 q-axis voltage determination 181 primary voltage command calculation unit 150, 151 subtracter 152 subtractor 160 exciting current determining means 170 secondary magnetic flux estimator 180 current control unit 190 PWM signal generating means
フロントページの続き (72)発明者 宮崎 泰三 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高本 祐介 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大前 力 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小原 三四郎 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内Front page continuation (72) Inventor Taizo Miyazaki 7-1, 1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Yusuke Takamoto 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Riki Omae 7-1, 1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Sanshiro Ohara Katsuta City, Ibaraki Field 2520 Hitachi Automotive Systems Division
Claims (14)
リーと、該直流電圧を可変周波数、可変電圧の交流電源
に変換するPWMインバータと、該PWMインバータに
よって駆動される誘導電動機と、アクセル踏み込み量に
基づいて決定したトルク指令値によって前記誘導電動機
で発生すべきトルクを制御し、車両の速度を所望に制御
する制御回路とを有する電気自動車のトルク制御方法で
あって、 前記誘導電動機の発生トルクを検出するトルク検出手段
を具備して、該トルク検出手段から得られた前記誘導電
動機の発生トルクと前記トルク指令値との偏差を補償す
るように決定した前記誘導電動機のトルク電流指令値及
び励磁電流指令値に基づいて前記誘導電動機で発生する
トルクを制御するようにしたことを特徴とする電気自動
車のトルク制御方法。1. A battery for supplying a DC voltage and a DC current, a PWM inverter for converting the DC voltage into an AC power source of a variable frequency and a variable voltage, an induction motor driven by the PWM inverter, and an accelerator depression amount. A torque control method for an electric vehicle having a control circuit for controlling the torque to be generated by the induction motor by a torque command value determined based on the torque command value, and controlling the speed of the vehicle as desired, wherein the torque generated by the induction motor is A torque current command value and an exciting current of the induction motor, which are provided with a torque detection means for detecting and are determined so as to compensate for a deviation between the torque generated by the induction motor and the torque command value obtained from the torque detection means. The torque of the electric motor is controlled based on a command value. Control method.
方法において、トルク検出手段には、少なくとも前記誘
導電動機の一次巻線に流れる三相の交流電流を検出する
手段と、該三相の交流電流を前記PWMインバータの角
周波数と同期速度で回転するd−q軸座標系に変換する
手段と、該変換手段によって得られるd軸成分(励磁電
流)とq軸成分(トルク電流)との積を求める手段とが
含まれることを特徴とする電気自動車のトルク制御方
法。2. The torque control method for an electric vehicle according to claim 1, wherein the torque detecting means includes means for detecting at least a three-phase alternating current flowing in the primary winding of the induction motor, and the three-phase alternating current. Means for converting a current into a dq axis coordinate system that rotates at a synchronous speed with the angular frequency of the PWM inverter, and a product of a d axis component (excitation current) and a q axis component (torque current) obtained by the conversion means. A method of controlling torque of an electric vehicle, comprising:
方法において、トルク検出手段には、少なくとも前記P
WMインバータに流れ込む直流電流を検出する手段と、
前記バッテリー電圧を検出する手段と、前記誘導電動機
の回転角速度を検出する手段と、該直流電流と該バッテ
リー電圧との積を該回転角速度で除算する手段とが含ま
れることを特徴とする電気自動車のトルク制御方法。3. The torque control method for an electric vehicle according to claim 1, wherein the torque detection means includes at least the P
Means for detecting a direct current flowing into the WM inverter,
An electric vehicle comprising: a unit that detects the battery voltage; a unit that detects the rotational angular velocity of the induction motor; and a unit that divides the product of the DC current and the battery voltage by the rotational angular velocity. Torque control method.
方法において、トルク電流指令値は、トルク検出手段か
ら検出された発生トルクがトルク指令値に一致するよう
に決定した新たなトルク指令値の操作量を、前記誘導電
動機の2次回路に発生している2次磁束で除算して求め
ることを特徴とする請求項1記載の電気自動車のトルク
制御方法。4. The torque control method for an electric vehicle according to claim 1, wherein the torque current command value is a new torque command value determined so that the generated torque detected by the torque detecting means matches the torque command value. The torque control method for an electric vehicle according to claim 1, wherein the operation amount is obtained by dividing the operation amount by a secondary magnetic flux generated in a secondary circuit of the induction motor.
方法において、トルク指令値はバッテリーの電圧が所定
の値以下に低下したらその減少分に応じて低下させるこ
とを特徴とする電気自動車のトルク制御方法。5. The torque control method for an electric vehicle according to claim 1, wherein the torque command value is decreased in accordance with the decrease when the battery voltage drops below a predetermined value. Control method.
方法において、制御回路は、誘導電動機の回転角速度に
応じて前記誘導電動機の2次回路に発生する2次磁束を
設定する2次磁束設定手段を具備し、該2次磁束設定手
段から得られた2次磁束設定値をトルク電流指令値によ
って補正し、その補正量と前記誘導電動機の2次回路に
発生する2次磁束が一致するように励磁電流指令値を決
定することを特徴とする電気自動車のトルク制御方法。6. The torque control method for an electric vehicle according to claim 4, wherein the control circuit sets a secondary magnetic flux that sets a secondary magnetic flux generated in a secondary circuit of the induction motor according to a rotational angular velocity of the induction motor. A secondary magnetic flux setting value obtained from the secondary magnetic flux setting means is corrected by a torque current command value, and the correction amount and the secondary magnetic flux generated in the secondary circuit of the induction motor match. A torque control method for an electric vehicle, characterized in that an exciting current command value is determined.
方法において、制御回路は、誘導電動機の効率を最適化
するように予め決定されているトルク電流と励磁電流と
の関係を維持する最適励磁電流指令値決定手段を具備
し、トルク検出手段から検出された発生トルクがトルク
指令値に一致するように決定した新たなトルク指令値の
操作量から決まるトルク電流指令値に対応させて最適励
磁電流指令値決定手段から励磁電流の基準値を決定し、
該基準値に、前記誘導電動機の一次巻線に流れる三相の
交流電流をd−q軸座標系に変換する変換手段によって
求められたd軸成分の励磁電流が一致するように励磁電
流指令値を発生させることを特徴とする電気自動車のト
ルク制御方法。7. The method for controlling torque of an electric vehicle according to claim 4, wherein the control circuit maintains the relationship between the torque current and the exciting current that is predetermined to optimize the efficiency of the induction motor. An optimum excitation current is provided corresponding to the torque current command value determined by the manipulated variable of the new torque command value, which is provided with the current command value determining means and is determined so that the generated torque detected by the torque detecting means matches the torque command value. Determine the reference value of the exciting current from the command value determining means,
Excitation current command value so that the excitation current of the d-axis component obtained by the conversion means for converting the three-phase alternating current flowing in the primary winding of the induction motor into the dq axis coordinate system matches the reference value. A method of controlling torque in an electric vehicle, comprising:
方法において、最適励磁電流指令値決定手段には、モ−
タの1次及び2次抵抗をr1、r2、モ−タの鉄損抵抗を
rmとしたとき、 γmin={(r1+r2)/(r1+rm)}1/2で求まる値
を用いることを特徴とする電気自動車のトルク制御方
法。8. The torque control method for an electric vehicle according to claim 7, wherein the optimum exciting current command value determining means is a motor.
When the primary and secondary resistances of the motor are r1 and r2 and the iron loss resistance of the motor is rm, the value obtained by γmin = {(r1 + r2) / (r1 + rm)} 1/2 is used. Torque control method for electric vehicles.
方法において、2次磁束設定値の補正値は、トルク電流
指令値を前記誘導電動機の定格トルク電流で除算して得
た負荷率に、前記2次磁束設定値を乗算し、更にその値
に所定の2次磁束設定値を加算して求めることを特徴と
する電気自動車のトルク制御方法。9. The torque control method for an electric vehicle according to claim 6, wherein the correction value of the secondary magnetic flux setting value is a load factor obtained by dividing the torque current command value by the rated torque current of the induction motor, A torque control method for an electric vehicle, comprising: multiplying the secondary magnetic flux setting value; and adding the value to a predetermined secondary magnetic flux setting value to obtain the value.
御方法において、制御回路は、励磁電流と励磁インダク
タンスとを関係付ける特性を有する励磁インダクタンス
補正手段を具備して、励磁電流指令値に対応させて励磁
インダクタンスを求め、該励磁インダクタンスと該励磁
電流指令値とを使って2次磁束を推定することを特徴と
する電気自動車のトルク制御方法。10. The torque control method for an electric vehicle according to claim 6, wherein the control circuit comprises an exciting inductance correction means having a characteristic for relating the exciting current and the exciting inductance to each other so as to correspond to the exciting current command value. A method of controlling torque in an electric vehicle, comprising: determining an excitation inductance by using the excitation inductance and the excitation current command value to estimate a secondary magnetic flux.
御方法において、制御回路は、励磁電流と励磁インダク
タンスとを関係付ける特性を有する励磁インダクタンス
補正手段を具備して、前記誘導電動機の一次巻線に流れ
る三相の交流電流をd−q軸座標系に変換する変換手段
によって求められたd軸成分の励磁電流に対応させて励
磁インダクタンスを求め、該励磁インダクタンスと該励
磁電流を使って2次磁束を推定するようにしたことを特
徴とする電気自動車のトルク制御方法。11. The torque control method for an electric vehicle according to claim 4, wherein the control circuit includes an excitation inductance correction unit having a characteristic that associates an excitation current with an excitation inductance, and the primary winding of the induction motor. A three-phase alternating current flowing in the dq axis coordinate system is converted into a dq axis coordinate system to obtain an exciting inductance corresponding to the exciting current of the d-axis component, and a secondary value is obtained by using the exciting inductance and the exciting current. A torque control method for an electric vehicle, characterized in that a magnetic flux is estimated.
御方法おいて、2次磁束設定値の補正量は、トルク電流
指令値It*と、該トルク指令値に関与しない項φ20に分
けて以下の式、 φ2*=β・It*+φ20 lm’≧β≧{(Im)rate・lm’−φ20}/(It)max lm’:励磁インダクタンス、(Im)rate:励磁電流の
定格値、(It)max:トルク電流の最大値、 に基づいて決定されることを特徴とする電気自動車のト
ルク制御方法。12. The torque control method for an electric vehicle according to claim 4, wherein the correction amount of the secondary magnetic flux setting value is divided into a torque current command value It * and a term φ20 that is not related to the torque command value. , Φ2 * = β · It * + φ20 lm ′ ≧ β ≧ {(Im) rate · lm′−φ20} / (It) max lm ′: exciting inductance, (Im) rate: rated value of exciting current, ( It) max: the maximum value of the torque current, and the torque control method for an electric vehicle is determined.
御方法において、PWMインバータは、誘導電動機の一
次巻線に流れる三相の交流電流を検出する手段を具備
し、該手段から検出される三相の交流電流が、トルク電
流指令値、励磁電流指令値、誘導電動機の2次回路で発
生している2次磁束及び誘導電動機の回転角速度とから
決定される3相の1次電流指令に追従させるよう発せら
れたPWM信号によって制御されることを特徴とする電
気自動車のトルク制御方法。13. The torque control method for an electric vehicle according to claim 7, wherein the PWM inverter comprises means for detecting a three-phase alternating current flowing in the primary winding of the induction motor, and the three inverters detected by the means. Phase alternating current follows the three-phase primary current command determined from the torque current command value, the excitation current command value, the secondary magnetic flux generated in the secondary circuit of the induction motor, and the rotational angular velocity of the induction motor. A method for controlling torque of an electric vehicle, wherein the method is controlled by a PWM signal emitted so as to control the electric vehicle.
御方法おいて、制御回路には、励磁電流指令値Im*に励
磁電流Imが一致するようにd軸電圧Vd'を決定するd
軸電圧決定手段と、トルク電流指令値It*にトルク電流
It が一致するようにq軸電圧Vq'を決定するq軸電圧
決定手段とを具備し、PWMインバータは、該Vd'、V
q'、トルク電流指令値It*、励磁電流指令値Im*、誘導
電動機の2次回路で発生している2次磁束φ2及び誘導
電動機の回転角速度ωMとを使って次式、 Vd*=r1・Im*−ω1・σ・L1・It*+Vd' Vq*=r1・It*+ω1{σ・L1・Im*+(lm’/L2)・φ2}+Vq' ω1 =ωM+{(lm’・Im*)/(T2・φ2)} 但し、σ=1−(lm’/L1)・(lm’/L2)、L1
=lm’+l1、L2=lm’+l2、T2=L2/r2、 から求めたd−q軸座標上の電圧指令値Vd*、Vq*に基
づいて発生したPWM信号によって制御されることを特
徴とする電気自動車のトルク制御方法。14. The torque control method for an electric vehicle according to claim 4, wherein the control circuit determines the d-axis voltage Vd ′ so that the exciting current Im matches the exciting current command value Im *.
The PWM inverter comprises a shaft voltage determining means and a q-axis voltage determining means for determining a q-axis voltage Vq 'so that the torque current It matches the torque current command value It *.
q ', torque current command value It *, exciting current command value Im *, secondary magnetic flux φ2 generated in the secondary circuit of the induction motor, and rotational angular velocity ωM of the induction motor, the following equation, Vd * = r1・ Im * −ω1 ・ σ ・ L1 ・ It * + Vd 'Vq * = r1 ・ It * + ω1 {σ ・ L1 ・ Im * + (lm' / L2) ・ φ2} + Vq 'ω1 = ωM + {(lm' ・ Im *) / (T2 ・ φ2)} where σ = 1- (lm '/ L1) ・ (lm' / L2), L1
= Lm '+ l 1, L2 = lm' + l 2, T2 = L2 / r2, the voltage command value Vd on d-q-axis coordinate calculated from *, that is controlled by a PWM signal generated based on the Vq * A characteristic electric vehicle torque control method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6008879A JPH06284511A (en) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | Electric vehicle torque control method |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1397193 | 1993-01-29 | ||
JP5-13971 | 1993-01-29 | ||
JP6008879A JPH06284511A (en) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | Electric vehicle torque control method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06284511A true JPH06284511A (en) | 1994-10-07 |
Family
ID=26343488
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JP6008879A Pending JPH06284511A (en) | 1993-01-29 | 1994-01-28 | Electric vehicle torque control method |
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JP (1) | JPH06284511A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6611124B2 (en) | 2000-02-29 | 2003-08-26 | Hitachi, Ltd. | Control apparatus of induction motor |
JP2007089334A (en) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Electric vehicle power converter |
JP2010252435A (en) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | J P Ii Kk | Torque controller |
JP2012050249A (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | Motor driving device |
JP2013255383A (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | Control device of induction motor |
JP2015228793A (en) * | 2015-09-25 | 2015-12-17 | 三菱電機株式会社 | Control device of induction motor |
CN108791910A (en) * | 2018-05-03 | 2018-11-13 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | A kind of method, apparatus and unmanned plane of Throttle Opening Control |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP6008879A patent/JPH06284511A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013255383A (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | Control device of induction motor |
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CN108791910A (en) * | 2018-05-03 | 2018-11-13 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | A kind of method, apparatus and unmanned plane of Throttle Opening Control |
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