EV用モータと制御技術

自動車は、モータを用いた電気自動車へ移行が始まっており、操作性や居住性を高めるために、電子制御されるモータが多用されています。車両には、補機と呼ばれる小型モータから主機と呼ばれる大型モータが使用され、インバータによって電力が制御されています。これらのモータ制御システムは、高効率・高精度・高信頼性、さらに静音性や低振動が求められます。特にバッテリーの限られたエネルギーによる航続距離を延ばす高効率制御やエネルギー回生技術も重要です。 　本セミナーでは、最初にモータの種類と特徴、構造や特性などの基本的な技術について解説します。次にパワー回路で使用される半導体の種類や使用法、PWM制御などのスイッチング回路設計上の注意点、インバータやコンバータ回路の構成、ノイズ対策、漏れ電流対策などについて解説します。その後で、永久磁石同期モータの方形波駆動や正弦波駆動について解説し、スカラー制御やベクトル制御を実施する制御アルゴリズム、非干渉制御、エネルギー回生手法などについて解説します。最後に、PWM駆動における変調法、IPMSMの特徴であるマグネットトルクとリラクタンストルクを用いた最大トルク制御について解説します。

1. モータを駆動するための基礎技術
   1. モータの種類と特徴
   2. トルク発生原理によるモータの分類
   3. 磁石の形状と配置
   4. 巻線の結線と巻線方式
   5. 低電圧用と高電圧用モータの違い
   6. 効率の良いモータとは
2. スイッチングデバイスとモータ駆動回路
   1. ダイオード、トランジスタ、MOSFET、IGBTなどの特性と使い方
   2. スイッチング回路設計上の注意事項
   3. アーム回路におけるデッドタイム
   4. 電圧制御と電流制御
   5. 駆動電圧の高電圧化のメリット
   6. PWM制御とは
   7. 3相モータの駆動回路
   8. 結線方式と高効率駆動
   9. モータの起電力波形と駆動電流の関係
3. コンバータとインバータ
   1. 絶縁型と非絶縁型コンバータ
   2. 降圧型と昇圧型コンバータ
   3. 単方向コンバータと双方向コンバータ
   4. 多相方式DC-DCコンバータ
   5. インバータの回路構成
   6. デッドタイムの影響
   7. ノイズ対策
   8. バッテリーとキャパシタの併用回路
4. 等価回路と伝達関数
   1. ブラシ付DCモータの等価回路
   2. 伝達関数とブロックダイアグラム
   3. 永久磁石同期モータの等価回路
   4. 永久磁石同期モータのd-qモデル
   5. d軸インダクタンスとq軸インダクタンス
5. 高効率・高性能化のための制御法
   1. 起電力と電流による電力とトルクの関係
   2. 3相モデルからα、β軸変換、そしてd、q軸変換へ
   3. スカラー制御とベクトル制御の基本的な概念
   4. 非干渉制御手法と必要性
   5. 弱め界磁のメリット・デメリット
   6. 回転体や車両の持つエネルギー
   7. エネルギー回生手法
   8. 高効率なエネルギー回生を実現する蓄電システム
6. 変調方式とIPMSMの最大トルク制御
   1. PWM制御から1パルス制御
   2. 直流供給電圧を変えず実効値電圧を上昇
   3. さまざまな変調方式
   4. IPMSMの最大トルク制御