電子ジャーナル 技報R&Dレビュー

要旨集●Vol.40 No.2(2005年6月発行)
 研究報告
p.37

伊藤嘉昭,戸村修二,守屋一成

 This paper describes a motor control method that is designed to reduce vibration in hybrid vehicles (HV).

Vibration that can degrade ride comfort occurs in the following situations.

 1) At engine start/stop
In an HV, engine start/stop occurs frequently in the interests of reducing fuel consumption and emissions. This vibration occurs independently of the driver's actions.

 2) During rapid acceleration/deceleration
The vibration increases considerably because the electric motor torque can be increased/decreased more rapidly than that of the internal combustion engine.

 To address these problems, we have designed two types of controllers. The first controller addresses the problem of engine torque ripple that is caused by the compression reaction force and the pumping pressure in the cylinders. The second controller has been designed to suppress torsional vibration in the drivetrain, which is caused by traction torque ripples or rapid increases/decreases in the traction torque.

 Both controllers are realized in software. Practical experiments have shown that the proposed motor controllers reduce vibration and improve ride comfort.


 本研究は,ハイブリッド自動車 (HV) で発生する車両振動の低減を目的に開発したモータ制御手法に関するものである。

ここでは,以下の2状況で発生する車両振動について考える。

1) エンジン始動/停止時
燃費やエミッションの向上のため,HVでは頻繁に繰り返される。ドライバの操作とは無関係に発生する振動であるため,違和感を生じる。

2) 高トルク応答のモータで急加減速する時
これらの振動は,エンジントルクの脈動や駆動トルクの急速な変化によって発生する。

 そこで,エンジントルクの脈動を駆動系に伝達させないモータ制御手法と,駆動系のねじれ振動を低減するモータ制御手法とを開発した。開発した制御手法は既存のセンサだけを利用しており,ソフトウェアを変更するだけで実現可能な手法である。

 実車試験の結果,上記の状況で発生する車両振動をモータ制御によって低減できることを確認した。不快な振動が低減されるため,乗り心地も良くなることを確認した。

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P.44

中井英雄,大谷裕樹,稲熊幸雄

 The motors of hybrid electric vehicles must be able to offer high efficiency, a high power/weight ratio, and excellent reliability across the entire rotor speed range. Interior permanent magnet synchronous (IPM) motors are used to satisfy these requirements. The goal of this study was to develop an IPM motor control method that would increase the torque and the efficiency at high and medium rotor speeds. A method for increasing the torque and efficiency at high speeds was described in a previous paper, and is known as voltage phase compensation (VPC).

 The method described in the previous paper involved combining VPC with normal current compensation to control the torque across the entire range of speeds, and to increase the torque at high speeds. This method failed, however, to achieve sufficient torque at mid-range speeds.

 This paper introduces a new type of compensation (Overmodulation Current Compensation: OCC) that increases the torque at mid-range speeds while achieving current control in the overmodulation range of the inverter. Combining the conventional current compensation, VPC, with OCC achieves an increase in the torque and the efficiency at both high- and mid-range rotor speeds. The type of compensation applied is switched automatically by using the proposed transitional algorithm. This paper shows the validity of the proposed method by using the experimental evaluations.


 ハイブリッド電気自動車 (HV) の永久磁石モータ制御には,当初PWM電流制御が用いられてきた。しかし,広範囲の弱め励磁運転が要求される領域 (定出力領域) において,電池電圧の低下,電流制御の安全余裕などを考慮し高めの弱め励磁を行うため,電池電圧利用率が悪く,高速領域で出力限界が低下していた。本研究では,磁石モータに対して,この課題を解決するトルク制御法を開発した。開発した技術の特長は,以下のようである。

 (1) 高回転域において矩形波電圧でトルク制御を行う矩形波電圧制御技術 (既報告)。

 (2) インバータの過変調域を利用し,汎用の電流制御の運転範囲を中回転域まで拡大する過変調電流制御技術。

 (3) 矩形波電圧制御,過変調電流制御と汎用の電流制御とを回転域にあわせて,自動選択し,トルク変動最小で制御を切替える技術。

 矩形波電圧制御技術は既に詳細を報告しているので,本報では主に過変調電流制御技術を中心に記載する。本技術により,モータのハード構成を変えることなく,モータの高速回転域でのモータ出力 (トルク) アップとインバータ損失低減を実現し,HVの動力アップに大きく貢献した。

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