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電動車両用モータにおける航続距離延長のための構造と制御系の連携設計に関する研究

Research Project

Project/Area Number 13J03732
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Control engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

宮島 孝幸  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords永久磁石同期モータ / 電動車両 / 連携設計 / 電圧制限
Research Abstract

本研究は各要素の連携設計による電動車両用駆動システムの更なる高速化、高効率化を図るものである。まずは永久磁石同期モータドライブシステムの電圧制限下での限界性能を引き出すため、状態フィードバックに基づく電圧位相制御、疑似シームレス制御を提案し、電圧制限下でのトルク応答を高速化させた。本提案手法により、高回転数領域でも車両運動制御の安定性が保証される。
また、電圧制限下での達成性能限界であるアンダーシュート量またはオーバーシュート量を線形化モデルの零点から定量化したが、この零点はモータパラメータおよび動作点で表される。そこで、モータ設計によって達成性能限界の回避を検討した。リラクタンストルクとマグネットトルクのバランスを取ることで低回転数・低トルク領域の零点を速くでき、モータ構造と制御系の連携設計によるトルク応答の改善できることを示した。
電圧制限下での達成性能限界は電圧振幅が操作できれば回避できる。昇圧コンバータとモータドライプの協調制御によって電圧振幅が操作できるが、高速な昇圧コンバータの出力電圧制御が必要である。そこで、高速な昇圧コンバータの出力電圧フィードフォワード制御の基礎検討をおこなった。
効率の観点では、前後輪モータの駆動力配分によって車両全体の効率を改善させる航続距離延長制御システムにおいてモータ構造と制御系の連携設計を基礎検討した。モータ設計のため、最小総入力電力の条件式を導出し、グローバル最適化と前後輪モータそれぞれの最適化が両立することを示した。すなわち、前後輪の最高効率点を変えれば車両全体では複数の高効率点が存在すると予想される。導出した式を用いることで、車両全体の効率を改善させるためのモータ設計に見通しが良くなったといえる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(1 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Radial Force Control of IPMSM Considering Fundamental Magnetic Flux Distribution2014

    • Author(s)
      M. Kanematsu, T. Miyajima, H. Fujimoto, Y. Hori, T. Enomoto, M. Kondou, H. Komiya, K. Yoshimoto and T. Miyakawa.
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Precise Model-Based Design of Voltage Phase Controller for IPMSM2013

    • Author(s)
      T. Miyajima, H. Fujimoto and M. Fujitsuna
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Power Electronics

      Volume: 28 Issue: 12 Pages: 5655-5664

    • DOI

      10.1109/tpel.2013.2259262

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Modeling and Control of Radial Force due to Electromagnetic Force in IPMSMs2014

    • Author(s)
      M. Kanematsu, T. Miyajima, H. Fujimoto, Y. Hori, T. Enomoto, M. Kondou, H. Komiya, K. Yoshimoto and T. Miyakawa
    • Organizer
      International Electric Vehicle Technology Conference & Automotive Power Electronics Japan 2014
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)(発表確定)
    • Year and Date
      2014-05-24
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Electric Vehicle with Variable Drive Unit System2014

    • Author(s)
      H. Fujimoto, T. Miyajima and J. Amada
    • Organizer
      International Electric Vehicle Technology Conference & Automotive Power Electronics Japan 2014
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)(発表確定)
    • Year and Date
      2014-05-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Suppression Control of Radial Force Vibration due to Fundamental Permanent-Magnet Flux in IPMSM2013

    • Author(s)
      M. Kanematsu, T. Miyajima, H. Fujimoto, Y. Hori, T. Enomoto, M. Kondou, H. Komiya, K. Yoshimoto and T. Miyakawa
    • Organizer
      The Fifth IEEE Energy Conversion Congress and Exposition
    • Place of Presentation
      Denver, Colorado, USA
    • Year and Date
      2013-09-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Current Control Method with Control Inputs in Polar Coordinates for SPMSM Based on Linearized Model2013

    • Author(s)
      T. Miyajima, H. Fujimoto and M. Fujitsuna
    • Organizer
      The Fifth IEEE Energy Conversion Congregs and Exposition
    • Place of Presentation
      Denver, Colorado, USA
    • Year and Date
      2013-09-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Model-based Voltage Phase Control for IPMSM with Equilibrium Point Search2013

    • Author(s)
      T. Miyajima, H. Fujimoto and M. Fujitsuna
    • Organizer
      15th European Conference on Power Electronics and Applications
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2013-09-03
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 車載モータ応用を目的とした超高分解能エンコーダと異なるサンプリング周期を組み合わせた角加速度検出手法2013

    • Author(s)
      兼松正人, 朱 洪忠, 宮島孝幸, 藤本博志, 堀洋一, 牧野内進, 木戸良介
    • Organizer
      平成25年電気学会回転機/リニアドライブ/家電・民生合同研究会
    • Place of Presentation
      大阪工業大学 大阪センター(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2013-08-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 可変駆動ユニットシステムを有する電気自動車の開発と制御2013

    • Author(s)
      藤本博志, 天田順也, 宮島孝幸
    • Organizer
      自動車技術会 2013年春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2013-05-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Proposal of 6th Radial Force Control Based on Flux Linkage -Verification on Load Condition-

    • Author(s)
      M. Kanematsu, T. Miyajima, H. Fujimoto, Y. Hori, T. Enomoto, M. Kondou, H. Komiya, K. Yoshimoto and T. Miyakawa
    • Organizer
      The 7th International Power Electronics Conference
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島県広島市)(発表確定)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学 堀・藤本研究室ホームページ

    • URL

      http://hflab.k.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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