CN104203634A - 旋转电机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转电机控制装置具备：算出转矩指令的转矩指令运算部(40)、算出制动指令的制动力指令运算部(41)、作为线圈温度获取部的第1转矩限制部(35)以及磁铁温度运算部(33)、进行估计的磁铁温度运算部(32)、算出第1转矩限制的第1转矩限制部(35)、算出第2转矩限制的第2转矩限制部(37)、算出发动机的转速限制值的转速限制部(38)和算出平衡转矩的平衡转矩运算部(39)，转矩指令运算部(40)输出使得发动机的转矩变为第1以及第2转矩限制以下、且转速变为转速限制以下这样的转矩指令，在平衡转矩为负值的情况下输出转矩零的转矩指令，制动力指令运算部(41)在平衡转矩为负值的情况下输出产生制动力的制动指令。

Description

旋转电机控制装置

技术领域

本发明涉及具有设有线圈的定子和设有磁铁的转子的车辆驱动用旋转电机的旋转电机控制装置。

背景技术

在电动汽车的车辆驱动用发动机(motor)中，为了避免线圈的烧损或磁铁的热退磁，已知一种防止发动机的过度的温度上升的发动机控制装置。例如，在专利文献1所记载的发明中，在线圈或磁铁的温度上升之际，通过使发动机的转矩下降以降低线圈或磁铁的温度。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-109816号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，关于磁铁的发热，以穿过磁铁的磁通发生变化为原因而产生，不仅是发动机的转矩，转速增加也能使其变大。为此，在例如高旋转时磁铁的温度变得过高的情况下使发动机的转矩下降的现有装置中，存在无法充分地抑制磁铁的过热的问题。

用于解决课题的手段

技术方案1的发明所涉及的旋转电机控制装置，其特征在于，被搭载在车辆上，该车辆具备：车辆驱动用旋转电机，其具有设有线圈的定子和设有磁铁的转子；逆变器装置，其向车辆驱动用旋转电机供给驱动电流；以及制动装置，上述旋转电机控制装置具备：转矩指令运算部，其算出送往逆变器装置的转矩指令；制动指令运算部，其算出送往制动装置的制动指令；线圈温度获取部，其获取线圈的温度信息；磁铁温度获取部，其获取磁铁的温度信息；第1转矩限制部，其基于线圈的温度信息来算出第1转矩限制值；第2转矩限制部，其基于磁铁的温度信息来算出第2转矩限制值；转速限制运算部，其基于磁铁的温度信息来算出车辆驱动用旋转电机的转速限制值；和平衡转矩运算部，其求出转速限制值下的车辆行驶阻力，算出相当于该车辆行驶阻力的平衡转矩，转矩指令运算部输出使得车辆驱动用旋转电机的工作点的转矩变为第1转矩限制值以及第2转矩限制值以下、且工作点的转速变为转速限制值以下这样的转矩指令，且在平衡转矩为负值的情况下输出转矩零的转矩指令，制动指令运算部在平衡转矩为负值的情况下，输出产生制动力的制动指令。

发明效果

根据本发明，能够防止设置于转子的磁铁的温度过度上升。

附图说明

图1是表示第1实施方式中的旋转电机控制装置的简要构成的图。

图2是表示发动机2的构成的剖视图。

图3是说明线圈26的发热的趋势的图。

图4是说明磁铁21的发热的趋势的图。

图5是表示发动机2为高温的情况下的保护范围的图。

图6是表示第1实施方式中的发动机控制的框图。

图7是表示第1实施方式中的发动机控制程序的流程图。

图8是表示步骤S09的详情的流程图。

图9是表示步骤10的详情的流程图。

图10是表示步骤S11的详情的流程图。

图11是表示第2实施方式中的旋转电机控制装置的简要构成的图。

图12是表示第2实施方式中的发动机控制的框图。

图13是表示第2实施方式的发动机控制程序的流程图。

图14是表示步骤S24的详情的流程图。

图15是表示第3实施方式中的旋转电机控制装置的简要构成的图。

图16是表示第3实施方式中的发动机控制的框图。

图17是表示线圈温度与第1转矩限制之间的关系的图。

图18是表示磁铁温度与第2转矩限制以及转速限制之间的关系的图。

图19是表示转矩请求Tr、第1转矩限制Tr1、第2转矩限制Tr2的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明用于实施本发明的方式。在以下所说明的实施方式中，虽然以适用于发动机作为车辆的唯一驱动源的电动汽车的控制装置的情况为例来说明本发明，但是本发明也能够适用于铁道车辆或工程车辆等电动车辆、以内燃机即引擎和电动机作为车辆的驱动源的电动车辆、例如混合动力汽车(客车)、混合动力卡车等的货车、混合动力公交车等公共汽车等控制装置。

-第1实施方式-

图1是表示第1实施方式中的电动汽车的旋转电机控制装置(以下称作发动机控制装置)的构成的图。另外，图1的虚线箭头表示信号的流动。在车辆中具备作为车辆的能源的蓄电池1、对车辆进行电动驱动的发动机2、在蓄电池1与发动机2之间进行电力变换的逆变器电源3、和对逆变器电源3、制动装置7以及磁铁过热警告灯17等进行控制的控制运算部8。

逆变器电源3通过脉冲宽度调制(PWM)而将从蓄电池1供给的直流电力变换为三相交流电力后供给至发动机2。发动机2将从逆变器电源3作为三相交流电力来供给的电能变换为动能。发动机2作为动能而产生的动力被传递至减速器4，在由该减速器4内部的齿轮式的减速机构减速之后，经由差动机构5而传递至左右的驱动轮6，从而成为驱动车辆的驱动力。

在驱动轮6的附近设有使车辆制动的制动装置7。在制动装置7中具备液压提升装置，用该液压提升装置产生的液压操作力来压制住驱动轮6，从而产生摩擦力。由此，将动能变换为热能，以制动车辆。制动装置7通过制动车辆，从而能够降低发动机2的转速。

在图1中，控制运算部8由CPU、存储器等构成，执行后述的发动机控制程序来控制发动机2以及制动装置7。控制运算部8向逆变器电源3发送指令，通过变更发动机2中通电的电流的大小、交流电流的频率，从而能够使发动机2产生的转矩、被充电至蓄电池1的再生电力发生变化。此外，控制运算部8通过向制动装置7发送变更驱动轮6产生的摩擦力的指令(后述的制动力指令)，从而能够改变制动装置7产生的制动力。

如图1所示，控制运算部8连接着检测车速的车速传感器9、检测加速器踏板开度(加速器踏板的操作量)的加速器传感器10、检测制动器踏板开度(制动器踏板的操作量)的制动器传感器11、检测发动机2的后述的线圈26的温度的线圈温度传感器12、检测外部气温的外部气温传感器13、检测发动机2的转矩的转矩传感器14、检测发动机2的转速的转速传感器15、检测道路坡度的坡度传感器16、后述的磁铁过热警告灯17等。

图2是表示发动机2的构成的剖视图。发动机2是IPM(InteriorPermanent Magnet：内置式永磁)发动机，在转子20的内部埋入磁铁21。在转子20安装有传动轴22，该传动轴22由设置于盖罩23的轴承24来支承。外壳25的前后被盖罩23挡住，在内周面固定了设有线圈26的定子27。如果在线圈26中通电交流电流来产生旋转磁场，则埋入有磁铁21的转子20以及传动轴22旋转。其结果，供给至发动机2的电能被变换为动能。

发动机2按照运转状态而发热。因而，如果因发热而使得发动机温度过度上升，则涂敷于线圈26的清漆有可能变质。此外，磁铁21(例如，使用了稀土金属的磁铁)具有如果在高温时受到大的逆磁场则进行不可逆退磁的性质。因此，需要从过度的温度上升中使得线圈26以及磁铁21得到保护。

线圈26如果通电交流电流，则由电阻来发热。图3是说明线圈26的发热的趋势的图，在表示发动机2的转速·转矩特性(最大转矩)的曲线L1上叠加示出线圈26的发热趋势(线L11～L14)。在图3中，纵轴表征发动机转矩，横轴表征发动机转速，粗线所表示的线L1表征常温下的发动机2的最大转矩。最大转矩L1表示在各发动机转速下可输出的发动机转矩，在比最大转矩更靠内侧的区域(线L1所包围的区域)中使用发动机2。

表征发热趋势的各线L11～L14是连结发热量相同的工作点的曲线。在线圈26中被通电的交流电流大致随着发动机转矩的大小(绝对值)而变化。因而，线圈26的发热量随着发动机转矩的大小而变大，发热量按照L11＜L12＜L13＜L14的顺序变大。由图3可知，如果发动机转矩相同，则即便转速发生变化，发热量也几乎不发生变化。发动机转矩为负的区域的L11～L14表示使发动机2进行再生工作时的发热量。

另一方面，磁铁21随着穿过磁铁21的磁通的变化而发热。图4是说明磁铁21的发热的趋势的图，在表示发动机2的最大转矩的曲线L1上叠加示出磁铁21的发热趋势(曲线L21～L24)。由线圈26形成的磁通的密度随着发动机转矩的大小而变大。此外，如果发动机2的转速变大，则磁通的变化变得激烈。因而，磁铁21的发热量随着发动机转矩的大小和发动机转速而变化，如图4所示那样连结同一发热量的工作点的曲线L21～L24成为复杂的形状。在图4中，发热量按照L21＜L22＜L23＜L24的顺序变大。

如上所述，线圈26的发热量随着发动机转矩的大小而变化(图3)，相对于此，磁铁21的发热量随着发动机转矩的大小和发动机转速而变化(图4)。因此，关于线圈26，如果发动机转矩的大小(绝对值)变大则发热量增加，线圈温度成为高温。此外，在磁铁21的情况下，如果发动机转矩的大小变大、或者发动机转速变大则发热量增加，磁铁温度成为高温。

因而，为使线圈26不超过其上限温度Tcmax，只要根据线圈温度来限制发热量即发动机转矩即可。在线圈温度比较低的情况下，所容许的发动机转矩比较大，在某温度以下的情况下被容许到图3的最大转矩为止。相反地，在线圈温度比较高的情况下，所容许的发动机转矩变小。在此，将根据其线圈温度而决定的发动机转矩的容许值(限制值)称为“第1转矩限制”。

图17是表示线圈温度与第1转矩限制之间的关系的图。如上所述，线圈26具有图3所示那样的发热趋势，如果发动机转矩相等，则发热量不论发动机转速如何均变得大致恒定。由此，第1转矩限制L101、L102、L103用与横轴平行的直线来表征。在此，L101、L102、L103分别是线圈26的温度为Tc1、Tc2、Tc3(Tc1＜Tc2＜Tc3)的情况下的第1转矩限制。在发动机转矩为负的区域中示出的线L101’、L102’、L103’是使线L101～L103正负反转所得的线，是发动机转矩为负的情况下的第1转矩限制。

在线圈温度为常温的情况下，即便输出至最大转矩L1为止，线圈温度也不会超过上限温度Tcmax。另一方面，在线圈温度为Tc1的情况下，如果发动机转矩超过线L101，则线圈温度会超过上限温度Tcmax，所以由线L101和线L1所包围的区域(称作第1限制范围)限制了运转。而且，在线L101的下侧的低转矩的工作点持续运转。进而，在线圈温度是高于Tc1的Tc2的情况下，第1转矩限制L102与线L101相比，发动机转矩的大小(绝对值)变小。这样，为使线圈26的温度不超过上限温度Tcmax，设定了越是线圈温度高的情况则越具有更小的绝对值的第1转矩限制。

另一方面，磁铁21的发热量随着发动机转矩的大小(绝对值)和发动机转速而变化，发热量恒定的线成为图4所示的线L21～L24那样的形状。为使磁铁21的温度不超过上限温度Tmmax，根据磁铁的温度Tm1、Tm2、Tm3(Tm1＜Tm2＜Tm3)来设定用图18所示的线L201～L203所表征的转矩限制。

线L201～L203的形状与图4所示的发热量恒定的线L21～L24的形状相似。其中，在线L21～L24中转速大的区域(接近于发动机转矩＝0的区域)，因为无论发动机转矩如何发动机转速均变得大致相同，所以该区域中的线L201～L203的形状设为了不依赖于发动机转矩的垂直的直线。在此，关于线L201～L203，假定将垂直的直线部分L201b～L203b称作“转速限制”，将其他的曲线部分L201a～L203a、L201a’～L203a’称作“第2转矩限制”。

在磁铁温度为Tm1的情况下，由线L1和线L201包围的区域中的运转受到限制，在比线L201更靠左侧的低旋转的工作点持续运转。此外，在磁铁温度上升至Tm3的情况下，进行控制使得工作点成为比线L201更靠左侧的区域即可。这样，通过控制发动机2的运转，从而能够防止磁铁温度超过磁铁21的上限温度Tmmax。

如后所述，在线圈26变为高温的情况下，降低发动机转矩的大小(绝对值)来降低线圈温度，另一方面，在磁铁21变为高温的情况下，降低发动机转矩的大小或者降低发动机转速来降低磁铁温度，以防止线圈温度以及磁铁温度超过它们的上限温度Tcmax、Tmmax。这样，在线圈26和磁铁21中，为了降低易成为高温的工作点、以及温度，所期望的应对方法也不同。在第1实施方式中，在线圈26为高温的情况和磁铁21为高温的情况下，通过实施不同的保护工作，从而能够防止线圈26以及磁铁21的过度的温度上升，此外在线圈26为高温且磁铁21不为高温的情况下，在由线L102和线L1所包围的范围内的、高旋转且低转矩的工作点能够运转，在线圈26不为高温且磁铁21为高温的情况下，在由线L1和线L201所包围的范围内的、低旋转且高转矩的工作点能运转等，能够避免发动机2为高温的情况下的过量限制。

在发动机2的温度比较高、线圈26的温度为Tc2、磁铁21的温度为Tm1的情况下，如图5所示那样设定与线圈温度相关的限制(第1转矩限制L102、L102’)和与磁铁温度相关的限制(第2转矩限制L201a、L201a’、转速限制L201b)。在用线L102、L102’、L201a、L201a’以及L201b所包围的区域(称作第2限制范围)内控制发动机2，从而能够防止线圈温度以及磁铁温度超过上限温度Tcmax、Tmmax。另外，第1转矩限制、第2转矩限制、转速限制为正数。

控制运算部8向逆变器电源3发送指令使得发动机转矩的大小(绝对值)变为第1转矩限制以下，来抑制线圈26的发热。由此，能够避免线圈26的过度的温度上升。此外，控制运算部8向逆变器电源3发送指令使得发动机转矩的大小(绝对值)变为第2转矩限制以下，来抑制磁铁21的发热。

如上所述，磁铁21的发热随着发动机转矩的大小(绝对值)和发动机转速而变大。因而，即便降低发动机转矩，在发动机转速大的情况下，磁铁21的温度也有可能上升。例如，在车辆行驶于下坡中这样的情况下、即增加发动机转速的负荷施加给传动轴22的情况下，即便将发动机转矩限制为零，车速即发动机转速也会增加。此时，磁铁21的发热变大，磁铁温度持续上升。此外，如果在这样的情况下调整发动机转矩来降低发动机转速，则需要在再生侧增大发动机转矩。在该情况下，磁铁21的发热也会增大。

在本实施方式中，如果发动机转速超过转速限制，则控制运算部8向逆变器电源3发送指令以使发动机转矩变为零，并且向制动装置7发送指令以降低车速即发动机转速。由此，不用在再生侧增大发动机转矩，便能降低发动机转速，从而避免磁铁21的过度的温度上升。

图6是表示第1实施方式中的发动机控制的框图。图7是表示第1实施方式的发动机控制程序的流程图。以下，使用图6、7来说明第1实施方式的发动机控制动作。控制运算部8的CPU通过微型计算机的软件形式构成了图6所示的发动机控制块，在车辆的点火钥匙开关(未图示)启动的期间内反复执行图7所示的发动机控制程序。

在控制运算部8中设有转矩请求运算部30、制动力请求运算部31、发热运算部32、磁铁温度运算部33、第1限制部34、第2限制部36、平衡转矩运算部39、转矩指令运算部40、点亮指令运算部42、以及制动力指令运算部41。在第1限制部34中设有第1转矩限制部35，在第2限制部36中设有第2转矩限制部37以及转速限制部38。以下说明各部分的工作。

在步骤S01中，基于从车速传感器9输入的车速信号、和从加速器传感器10输入的加速器开度信号(与加速器踏板的踩下量相应的信号)，在转矩请求运算部30中计算发动机2的转矩请求。具体而言，因为加速器踏板的加速器开度与作为车辆的输出请求成比例，所以将加速器开度换算成输出请求。然后，该输出请求除以车速，由此来计算车辆的驱动力请求、即发动机2的转矩请求。

在步骤S02中，基于从制动器传感器11输入的制动器开度信号(与制动器踏板的踩下量相应的信号)，在制动力请求运算部31中计算制动装置7的制动力请求。因为制动器踏板的制动器开度与作为车辆的制动力请求成比例，所以将制动器开度换算成制动力请求。另外，制动力请求被换算成相当发动机转矩，因为如使车辆减速那样动作，所以成为负值。

在步骤S03中，基于从转矩传感器14输入的发动机转矩、和从转速传感器15输入的发动机转速，在发热运算部32中计算发动机2的各部分(发动机线圈、永久磁铁、发动机定子、转子等各部分)的发热量。从逆变器电源3向发动机2输入的交流电流，成为针对发动机转矩以及发动机转速而大致决定的大小以及频率。因此，发动机2的各部分的发热量能够根据发动机2的的驱动状态即发动机转矩以及发动机转速来计算。发动机转矩以及发动机转速与发动机2的各部的发热量之间的对应关系，作为数值映射图而保存在控制运算部8所具备的存储器内。在步骤S03中，通过检索该数值映射图，由此来计算发动机2的各部的发热量。

在步骤S04中，基于从线圈温度传感器12输入的线圈26的温度、从外部气温传感器13输入的外部气温、和由发热运算部32计算出的发动机2的各部的发热量，在磁铁温度运算部33中计算磁铁21的温度。发动机2的各部的温度是由发动机2的各部的发热、发动机2的各部的热移动、和从发动机2的各部向外部空气的散热、的收支来决定的。

在此，发动机2在各部间的热的移动量是由各部间的温度差来决定的。此外，从发动机2的各部向外部空气的散热量是由发动机2的各部和外部空气的温度差来决定的。因此，能够根据发动机2的各部的发热量和外部空气温度来计算发动机2的各部即磁铁21的温度。进而，使用由线圈温度传感器12实际测量的线圈温度的检测值来计算发动机2的各部的温度，从而能够更高精度地计算发动机2的各部即磁铁21的温度。因为磁铁21的发热大致是由发动机转矩和发动机转速来决定的，所以磁铁21的温度能够根据由线圈温度传感器12实际测量的线圈温度、和发动机2的驱动状态即发动机转矩以及发动机转速来估计。作为发动机2的驱动状态，也可以使用上述的交流电流的大小以及频率。当然，也可以不使用线圈温度的实际测量值，能够根据发动机2的各部的发热量和外部气温(例如，假定发动机停止时的温度等于外部气温)来计算发动机2的各部的温度。

在步骤S05中，设置于第1限制部34的第1转矩限制部35基于从线圈温度传感器12输入的线圈26的温度，来计算用于使线圈26从过度的温度上升中得到保护的第1转矩限制。在此，第1转矩限制是线圈26超过上限温度Tcmax的界限的发动机转矩，是由线圈26的温度和发热量来决定的。如果比较线圈温度高的情况和低的情况，则线圈温度高的情况的一方，线圈26的温度达到上限温度Tcmax为止的热量小。因为线圈26的发热大致由发动机转矩来决定，所以线圈温度高的一方，第1转矩限制(超过上限温度Tcmax的界限的发动机转矩)变小。因此，第1转矩限制能够根据线圈26的温度来计算。线圈温度越高则第1转矩限制越接近于零，在线圈温度＝Tcmax时第1转矩限制＝0。

另外，从线圈26的温度到第1转矩限制为止的对应关系，作为数值映射图而保存在控制运算部8所具备的存储器内。在步骤S05中，通过检索该数值映射图，由此来计算第1转矩限制。第1转矩限制为正数，限制发动机转矩以使牵引侧变为第1转矩限制以下，限制发动机转矩以使再生侧变为第1转矩限制的正负反转值以上。

在步骤S06中，第2限制部36内的第2转矩限制部37基于从转速传感器15输入的发动机转速、和从磁铁温度运算部33输入的磁铁21的温度，来计算用于使磁铁21从过度的温度上升中得到保护的第2转矩限制。第2转矩限制是磁铁21超过上限温度的界限的发动机转矩，是由磁铁21的温度和发热来决定的。如上所述，磁铁21的发热大致是由发动机转矩和发动机转速来决定的。因此，第2转矩限制能够根据发动机转速和磁铁21的温度来计算。如图17所示，表征第2转矩限制的线L201～L203在磁铁温度越高的情况下越接近于低转速，如果比较发动机转速相等之处，则磁铁温度越高而转矩值越小。

从发动机转速以及磁铁21的温度到第2转矩限制为止的对应关系，作为数值映射图而保存在控制运算部8所具备的存储器内。在步骤S06中，通过检索该数值映射图，由此来计算第2转矩限制。第2转矩限制为正数，限制发动机转矩以使牵引侧变为第2转矩限制以下，限制发动机转矩以使再生侧变为第2转矩限制的正负反转值以上。

在步骤S07中，第2限制部36内的转速限制部38基于从磁铁温度运算部33输入的磁铁21的温度，来计算用于使磁铁21从过度的温度上升中得到保护的转速限制(用图18的线L201b～L203b所表征的转速Nmax)。如图18所示，转速限制Nmax是无论发动机转矩的大小为怎样的值均有磁铁温度超过上限温度的界限的发动机转速，是由磁铁21的温度和发热来决定的。

如上所述，虽然磁铁21的发热大致由发动机转矩和发动机转速来决定，但是如图4所示，在各线L21～L24中，在转速大的区域(接近于发动机转矩＝0的区域)内，发热量几乎依赖于发动机转速。即，在接近于发动机转矩＝0的区域内线L21～L24呈接近于垂直直线的形状。因而，在本实施方式中，以垂直的直线来近似转速限制的线。因此，转速限制Nmax能够根据磁铁21的温度来计算。从磁铁21的温度到转速限制Nmax为止的对应关系，作为数值映射图而保存在控制运算部8所具备的存储器内。在步骤S07中，通过检索该数值映射图，由此来计算转速限制Nmax。

另外，发动机转速为转速限制以上的情况下的第2转矩限制，在后述的平衡转矩为零以上的情况下按照(第2转矩限制)＝(平衡转矩)的方式进行设定。另一方面，在平衡转矩小于零(即、平衡转矩为负值)的情况下，按照(第2转矩限制)＝0的方式进行设定。分别成为图5的单点划线所示那样的线。

在步骤S08中，基于从转速限制部38输入的转速限制Nmax和从坡度传感器16输入的道路坡度，在平衡转矩运算部39中计算平衡转矩。在发动机转速为转速限制Nmax时，平衡转矩是与车辆的行驶阻力相平衡的发动机转矩。行驶阻力是由道路坡度、空气阻力、滚动摩擦阻力等来决定的。由于空气阻力、滚动摩擦阻力几乎按照车速来决定，因此通过使用来自坡度传感器16的道路坡度，来决定行驶阻力。

如果将发动机转矩设为平衡转矩的值，则发动机转速收敛于转速限制的值。平衡转矩是由转速限制和行驶阻力来决定的，如果获知道路坡度，则某发动机转速下的行驶阻力可决定。因此，平衡转矩能够根据转速限制和道路坡度来计算。另外，在行驶阻力为负值的情况下(例如，行驶于下坡的情况下)，因为平衡转矩是行驶阻力的线和转速限制Nmax的线交叉的发动机转矩，所以成为负值。从转速限制以及道路坡度到平衡转矩为止的对应关系，作为数值映射图而保存在控制运算部8所具备的存储器内。在步骤S08中，通过检索该数值映射图，由此来计算平衡转矩。

在步骤S09中，转矩指令运算部40基于从转矩请求运算部30输入的转矩请求、从第1转矩限制部35输入的第1转矩限制、和从第2转矩限制部37输入的第2转矩限制，来计算向逆变器电源3发送的转矩指令。

图8是表示步骤S09的详情的流程图。在步骤S091中，判定由步骤S01计算出的转矩请求是否为零以上。在步骤S091中判定出转矩请求为零以上的情况下，进入步骤S092。在步骤S092中，比较由步骤S05计算出的第1转矩限制、由步骤S06计算出的第2转矩限制和转矩请求，将这些值内的值最小的值设定成向逆变器电源3发送的转矩指令。

图19表示了转矩请求Tr、第1转矩限制Tr1、第2转矩限制Tr2的一例。在图19(a)所示的例子中，因为转矩的值最小的值是转矩请求Tr，所以在步骤S029中基于转矩请求Tr来设定向逆变器电源3发送的转矩指令。另一方面，在图19(b)所示的例子中，因为第2转矩限制Tr2最小，所以向逆变器电源3发送基于第2转矩限制Tr2的转矩指令。此外，在发动机转速N为转速限制(图19的Nmax)以上的情况下，如上所述因为按照平衡转矩的正负而第2转矩限制被视为零或者平衡转矩，所以向逆变器电源3发送基于它们的转矩指令。

另一方面，在步骤S091中判定出转矩请求小于零(即负号)的情况下，进入步骤S093。在步骤S093中，比较由步骤S05计算出的第1转矩限制的正负反转值、由步骤S06计算出的第2转矩限制的正负反转值、和转矩请求，向逆变器电源3发送基于它们的最大值的转矩指令。由此，能够防止线圈26以及磁铁21的过度的温度上升。

返回到图7，在步骤S10中，制动力指令运算部41基于从平衡转矩运算部39输入的平衡转矩、和从制动力请求运算部31输入的制动力请求，来计算向制动装置7发送的制动力指令。

图9是表示步骤10的详情的流程图。在步骤S101中，判定由步骤S08计算出的平衡转矩是否为由步骤S02计算出的制动力请求以上。因为制动力请求为零(不操作制动器的情况)或为负(踩下制动器的情况)，所以当如平地行驶时或上坡行驶时那样行驶阻力为正、平衡转矩为正的情况下，在步骤S101中判定为“是”(平衡转矩≥制动力请求)，进入步骤S103。在步骤S103中，作为应该向制动装置7发送的制动力指令，选择了由步骤S02计算出的制动力请求。

另一方面，当如下坡行驶时那样行驶阻力为负的情况下，平衡转矩也为负。在这种状况下，在(制动力请求)＜(平衡转矩)时，制动力请求的一方减少发动机转速的效果大。在该情况下，在步骤S101中判定为“是”(制动力请求＜平衡转矩)，进入步骤S103，作为应该向制动装置7发送的制动力指令，选择了由步骤S02计算出的制动力请求。相反地，在(制动力请求)≥(平衡转矩)时，平衡转矩(负值)的一方减少发动机转速的效果大，所以进入步骤S102选择了平衡转矩，基于由步骤S08计算出的平衡转矩的制动力指令被发送给制动装置7。

在从步骤S101进入步骤S102的情况下，发动机转速降低至由步骤S07计算出的转速限制为止，另一方面，在从步骤S101进入步骤S103的情况下，发动机转速降低至低于转速限制的转速为止，所以能够防止磁铁21的过度的温度上升。

在步骤S11中，基于从磁铁温度运算部33输入的磁铁21的温度，在点亮指令运算部42中计算向磁铁过热警告灯17发送的点亮指令。

图10是表示步骤S11的详情的流程图。在步骤S111中，判定由步骤S04计算出的磁铁21的温度是否为规定值以上。在步骤S111中判定出磁铁21的温度为规定值以上的情况下，进入步骤S112，点亮磁铁过热警告灯17。由此，促使驾驶者执行降低车辆、即发动机转速的运转，从而能够防止磁铁21的过度的温度上升。另一方面，在步骤S111中判定出不足规定值的情况下，跳过步骤S112，结束图10的处理。

这样，在磁铁21的温度超过了规定值的情况下，点亮磁铁过热警告灯17，促使驾驶者降低车速。作为此时的规定值，例如设为相对于上限温度Tmmax而具有富余的温度即可。由此，能够避免驾驶者在意想不到的时刻限制发动机转矩或发动机转速所引起的、给驾驶者带来的不适感。此外，由于能够促使驾驶者执行降低发动机转矩或发动机转速的运转，因此能够避免线圈26或磁铁21的过度的温度上升。

如以上所说明过的那样，在第1实施方式中，如图6所示那样设置第1转矩限制部35、第2转矩限制部37、转速限制部38以及平衡转矩运算部39，构成为输出使得发动机转矩变为第1转矩限制部35的第1转矩限制以下以及第2转矩限制部37的第2转矩限制以下这样的转矩指令，并且输出使得发动机转速变为转速限制部38的转速限制以下这样的制动力指令，所以能够防止线圈26的温度以及磁铁21的温度的过度上升。

例如，在车辆低速行驶于陡峭爬坡的情况下，需要大的发动机转矩，线圈26变为高温。如果在这种状况下持续行驶，则为了使线圈26从过度的温度上升中得到保护，在第1限制范围即高转矩的区域内的运转受到限制。因而，持续低于第1限制范围的转矩下的运转。其中，在该情况下因为发动机转速小，所以磁铁21不易变为高温。然后，在从陡峭爬坡切换为平坦路的情况下，在此时间点因为磁铁21不是高温，所以可以实现低转矩高旋转区域中的行驶，能够持续行驶。

此外，在车辆高速巡航于平坦路的情况下，由于发动机转速大，因此磁铁21变为高温。但是，发动机转矩小，线圈26不易变为高温。在这种状况下，如果持续行驶，则为了使磁铁21从过度的温度上升中得到保护，在本实施方式中，如上所述那样将转矩指令作为平衡转矩。由此，在第2限制范围即低转矩高旋转区域中的运转受到限制，持续转速限制以下的运转。

另外，磁铁21被埋入在旋转体即转子20中，故难以通过温度传感器等直接测量。为此，在本实施方式中，控制运算部8根据由发动机2的运转状态所计算的发动机2的发热来计算磁铁21的温度。由此，不用设置检测温度的传感器，便能估计埋入在旋转体中的磁铁21的温度。当然，不经由滑环，也能通过温度传感器来直接测量磁铁21的温度，在这样的情况下，能够将所计算出的温度作为磁铁21的温度来使用。

-第2实施方式-

图11～14是说明本发明的第2实施方式的图。图11是表示第2实施方式中的发动机控制装置的简要构成的图，虚线箭头表示信号的流动。另外，对于与图1所示的要素相同的要素赋予同一标号，并以不同点为中心来进行说明。

图11所记载的发动机控制装置具备将发动机2产生的动力传递给差动机构5的变速器50。变速器50能够改变发动机2和驱动轮6的转速之比即变速比。通过改变变速器50的变速比，从而能够使发动机2在更高效率的工作点运转，并且在磁铁21的温度过度地上升之际，能够降低发动机转速。

图12是表示第2实施方式中的发动机控制的框图。图13是表示第2实施方式的发动机控制程序的流程图。利用这些图来说明第2实施方式中的发动机控制动作。另外，对于与图6、图7所示的要素相同的要素赋予同一标号，并以不同点为中心来进行说明。

控制运算部8的CPU通过微型计算机的软件形式构成了图12所示的发动机控制块，在点火钥匙开关(未图示)启动的期间内反复执行图13所示的发动机控制程序。在图13的流程图中，取代图7示出的流程图的步骤S01而追加了步骤S21～S23的处理，此外在步骤S08与步骤S09之间追加了步骤S24的处理。

在步骤S21中，输出请求运算部60基于从加速器传感器10输入的加速器开度信号，来计算作为车辆的输出请求。因为加速器踏板的加速器开度与车辆的输出请求值成比例，所以将加速器开度换算成输出请求值。

在步骤S22中，转矩请求变换部61基于从输出请求运算部60输入的输出请求，选择实现输出请求的发动机转矩和发动机转速之中效率最良好的工作点，将该工作点下的发动机转矩设为转矩请求。从输出请求到转矩请求为止的对应关系，作为数值映射图而保存在控制运算部8所具备的存储器内。在步骤S22的处理中，通过检索该数值映射图，由此将输出请求变换为转矩请求。

在步骤S23中，转速请求变换部62基于从输出请求运算部60输入的输出请求，选择实现输出请求的发动机转矩和发动机转速之中效率最良好的工作点(即，由步骤S22选择出的工作点)，并将该工作点下的发动机转速设为转速请求。从输出请求到转速请求为止的对应关系，作为数值映射图而保存在控制运算部8所具备的存储器内。在步骤S23的处理中，通过检索该数值映射图，由此将输出请求变换为转速请求。由此能够使发动机2在高效率的工作点运转。

后续的步骤S02至步骤S08的处理是与第1实施方式的情况相同的处理。即，在步骤S02中，制动力请求运算部31基于从制动器传感器11输入的制动器开度信号来计算制动装置7的制动力请求。在步骤S03中，发热运算部32基于从转矩传感器14输入的发动机转矩以及从转速传感器15输入的发动机转速来计算发动机2各部的发热。在步骤S04中，磁铁温度运算部33基于从线圈温度传感器12输入的线圈26的温度、从外部气温传感器13输入的外部气温以及从发热运算部32输入的发动机2各部的发热来计算磁铁21的温度。

在步骤S05中，设置于第1限制部34的第1转矩限制部35基于从线圈温度传感器12输入的线圈26的温度，来计算用于使线圈26从过度的温度上升中得到保护的第1转矩限制。在步骤S06中，第2限制部36内的第2转矩限制部37基于从转速传感器15输入的发动机转速、和从磁铁温度运算部33输入的磁铁21的温度，来计算用于使磁铁21从过度的温度上升中得到保护的第2转矩限制。

在步骤S07中，第2限制部36内的转速限制部38基于从磁铁温度运算部33输入的磁铁21的温度，来计算用于使磁铁21从过度的温度上升中得到保护的转速限制。在步骤S08中，基于从转速限制部38输入的转速限制Nmax和从坡度传感器16输入的道路坡度，在平衡转矩运算部39中计算平衡转矩。

在步骤S24中，变速指令运算部63基于从车速传感器9输入的车速信号、从转速请求变换部62输入的转速请求以及从转速限制部38输入的转速限制，来计算向变速器50发送的变速指令。

图14是表示步骤S24的详情的流程图。在步骤S241中，判定由步骤S07计算出的转速限制是否为由步骤S23计算出的转速请求以上。在步骤S241中转速限制为转速请求以上的情况下，进入步骤S242，计算变速指令以使发动机转速成为转速请求。变速比是变速器50的输入转速与输出转速之比，与发动机转速除以车速所得的值成比例。在步骤S242中，对转速请求除以车速所得的值进行换算，作为变速指令。

在步骤S241中转速限制为转速请求以下的情况下，进入步骤S243，计算变速指令以使发动机转速成为转速限制。在步骤S243中，对转速限制除以车速所得的值进行换算，作为变速指令。由此，使发动机转速降低至由步骤S07计算出的转速限制为止，从而能够防止磁铁21的过度的温度上升。

在步骤S09中，转矩指令运算部40基于从转矩请求变换部61输入的转矩请求、从第1转矩限制部35输入的第1转矩限制以及从第2转矩限制部37输入的第2转矩限制，来计算向逆变器电源3发送的转矩指令。

在步骤S10中，制动力指令运算部41基于从平衡转矩运算部39输入的平衡转矩以及从制动力请求运算部31输入的制动力请求，来计算向制动装置7发送的制动力请求。在步骤S11中，点亮指令运算部42基于从磁铁温度运算部33输入的磁铁21的温度，来计算向磁铁过热警告灯17发送的点亮指令。

在第2实施方式中，如图5那样设定第1限制范围以及第2限制范围，如上述那样控制设置于车辆的变速器50，从而能够防止线圈26以及磁铁21的过度的温度上升。

例如，如上所述那样在车辆高速巡航于平坦路的情况下，由于发动机转速大，因此磁铁21变为高温，但是发动机转矩小，故线圈26不易变为高温。如果在这种状况下持续行驶，则为了保护磁铁21，第2限制范围即低转矩高旋转区域的运转受到限制。此时，在第2实施方式中，通过改变变速器50的变速比，在等输出线上移动到高转矩低旋转的工作点的同时改变发动机转矩，从而不用在再生侧增大发动机转矩便能降低发动机转速，从而能够避免磁铁21的过度的温度上升。

此外，在车辆低速行驶于陡峭爬坡的情况下，需要大的发动机转矩，线圈26变为高温。但是，因为发动机转速小，所以磁铁21不易变为高温。如果在这种状况下继续行驶，则为了保护线圈26，第1限制范围即高转矩的区域中的运转受到限制。但是，由于磁铁21不是高温，因此低转矩高旋转的区域能够继续运转。因而，通过改变变速器50的变速比，在等输出线上移动到低转矩高旋转的工作点，从而不用降低车速便能抑制线圈26的过度的温度上升。

-第3实施方式-

图15、16是表示第3实施方式中的发动机控制装置的简要构成的图。在第3实施方式中，变更了上述的第1实施方式的一部分的构成(控制装置的构成)。另外，对于与图1所示的要素相同的要素赋予同一标号，下面以不同点为中心来进行说明。图15的虚线箭头表示信号的流动。

图15的发动机控制装置中的控制运算部8由向逆变器电源3发送转矩指令的第1控制运算部70、和向制动装置7发送制动力指令的第2控制运算部71而构成。第1控制运算部70和第2控制运算部71各自单独由CPU、存储器构成，经由通信路径而在彼此之间进行收据的交换。所谓通信路径，在第1控制运算部70和第2控制运算部71被安装在同一电路基板上的情况下是指电路图案，在被安装在不同的电路基板上的情况下是指设置在电路基板之间的布线。

在第1控制运算部70连接着检测线圈26的温度的线圈温度传感器12、检测外部气温的外部气温传感器13、检测发动机2的转矩的转矩传感器14、检测发动机2的转速的转速传感器15等。在第2控制运算部71连接着检测车速的车速传感器9、检测加速器踏板开度的加速器传感器10、检测制动器踏板开度的制动器传感器11、检测道路坡度的坡度传感器16等。

图16是表示第3实施方式中的发动机控制的框图。第1控制运算部70以及第2控制运算部71的CPU通过微型计算机的软件形式构成了图16所示的发动机控制块，在点火钥匙开关(未图示)启动的期间内执行发动机控制程序。

第1控制运算部70主要执行发动机2所固有的运算。第1控制运算部70具备发热运算部32、磁铁温度运算部33、第1转矩限制部35、第2转矩限制部37、转速限制部38、以及转矩指令运算部40。第2控制运算部71主要执行与发动机2无关的运算。第2控制运算部71具备转矩请求运算部30、制动力请求运算部31、平衡转矩运算部39、以及制动力指令运算部41。

第1控制运算部70基于从线圈温度传感器12输入的线圈26的温度、从外部气温传感器13输入的外部气温、从转矩传感器14输入的发动机转矩、从转速传感器15输入的发动机转速以及从第2控制运算部71输入的转矩请求，来计算向第2控制运算部71发送的转速限制以及向发动机2发送的转矩指令。另一方面，第2控制运算部71基于从车速传感器9输入的车速信号、从加速器传感器10输入的加速器开度信号、从制动器传感器11输入的制动器开度信号、从坡度传感器16输入的道路坡度、以及从第1控制运算部70输入的转速限制，来计算向第1控制运算部70发送的转矩请求以及向制动装置7发送的制动力请求。

这样，通过单独地构成了发动机2所固有的运算的执行部分、和与发动机2无关的运算的执行部分，从而能够提高程序的维护性。例如，在车辆的规格发生变更、发动机2的特性改变的情况下，只要仅修正第1控制运算部70即可。此外，也可第1控制运算部70连接磁铁过热警告灯17，在磁铁21的温度变为规定值以上的情况下，点亮磁铁过热警告灯17。由此，促使驾驶者执行降低发动机转速的运转，从而能够防止磁铁21的过度的温度上升。

(1)如以上所说明过的那样，在上述的实施方式的旋转电机控制装置中，转矩指令运算部40算出并输出发动机2的转矩变为基于线圈26的温度信息而算出的第1转矩限制(图5的L102)以下且变为基于磁铁21的温度信息而算出的第2转矩限制(图5的L201a、201a’)以下、发动机2的转速变为基于磁铁21的温度信息而算出的转速限制值(图5的L201b)以下这样的转矩指令。而且，基于该转矩指令来驱动控制发动机2，从而能够防止磁铁21以及线圈26的过度的温度上升。此外，在相当于转速限制值下的车辆行驶阻力的平衡转矩为负的情况下，转矩指令运算部40输出转矩零的转矩指令，制动力指令运算部41输出产生制动力的制动指令。其结果，不用在再生侧增大发动机转矩便能将发动机转速降低至转速限制值以下，从而能够防止磁铁21的过度的温度上升。

(2)此外，在所算出的平衡转矩小于相当于制动力请求的转矩的情况下，产生基于平衡转矩的制动力，在平衡转矩为相当于制动力请求的转矩以上的情况下，产生基于制动力请求的制动力，所以能够使与制动力请求的大小无关的发动机转速可靠地降低至转速限制值以下。

(3)进而，作为转速运算部的转速请求变换部62基于输出请求来算出相对于发动机2的请求转速，在转速限制值为请求转速以上的情况下，从变速指令运算部63向变速器50输出使得发动机2的转速变为转速限制值这样的变速比，在转速限制值小于请求转速的情况下，从变速指令运算部63向变速器50输出使得发动机2的转速变为请求转速这样的变速比。这样，通过变速器50来变更变速比，由此能够使发动机转速降低至转速限制值以下，从而能够防止磁铁21的过度的温度上升。

(4)此外，通过基于温度传感器的检测值和发动机2的驱动状态来估计磁铁21的温度，从而能够更高精度地估计磁铁温度。作为发动机2的驱动状态，既可以使用发动机转矩以及发动机转速，也可以使用输入至发动机2的交流电流的大小以及频率。

上述的各实施方式也可以分别单独、或者组合起来进行使用。其原因在于，能够单独或者相乘地起到各个实施方式中的效果。此外，只要不对本发明特征有损，本发明便不限定于上述实施方式的任何方式。

标号说明

1：蓄电池、2：发动机、3：逆变器电源、4：减速器、5：差动机构、6：驱动轮、7：制动装置、8：控制运算部、9：车速传感器、10：加速器传感器、11：制动器传感器、12：线圈温度传感器、13：外部气温传感器、14：转矩传感器、15：转速传感器、16：坡度传感器、17：磁铁过热警告灯、20：转子、21：磁铁、22：传动轴、23：盖罩、24：轴承、25：外壳、26：线圈、27：定子、30：转矩请求运算部、31：制动力请求运算部、32：发热运算部、33：磁铁温度运算部、34：第1限制部、35：第1转矩限制部、36：第2限制部、37：第2转矩限制部、38：转速限制部、39：平衡转矩运算部、40：转矩指令运算部、41：制动力指令运算部、42：点亮指令运算部、50：变速器、60：输出请求运算部、61：转矩请求变换部、62：转速请求变换部、63：变速指令运算部、70：第1控制运算部、71：第2控制运算部。

Claims (7)

1.一种旋转电机控制装置，其特征在于，被搭载在车辆上，该车辆具备：车辆驱动用旋转电机，其具有设有线圈的定子和设有磁铁的转子；逆变器装置，其向上述车辆驱动用旋转电机供给驱动电流；以及制动装置，

上述旋转电机控制装置具备：

转矩指令运算部，其算出送往上述逆变器装置的转矩指令；

制动指令运算部，其算出送往上述制动装置的制动指令；

线圈温度获取部，其获取上述线圈的温度信息；

磁铁温度获取部，其获取上述磁铁的温度信息；

第1转矩限制部，其基于上述线圈的温度信息来算出第1转矩限制值；

第2转矩限制部，其基于上述磁铁的温度信息来算出第2转矩限制值；

转速限制运算部，其基于上述磁铁的温度信息来算出上述车辆驱动用旋转电机的转速限制值；和

平衡转矩运算部，其求出上述转速限制值下的车辆行驶阻力，算出相当于该车辆行驶阻力的平衡转矩，

上述转矩指令运算部输出使得上述车辆驱动用旋转电机的工作点的转矩变为上述第1转矩限制值以及上述第2转矩限制值以下、且上述工作点的转速变为上述转速限制值以下这样的转矩指令，且在上述平衡转矩为负值的情况下输出转矩零的转矩指令，

上述制动指令运算部在上述平衡转矩为负值的情况下，输出产生制动力的制动指令。

2.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置，其特征在于，

上述旋转电机控制装置具备制动力请求运算部，该制动力请求运算部基于设置于上述车辆的制动器传感器的传感器信号来算出制动力请求，

上述制动指令运算部，

在由上述平衡转矩运算部算出的上述平衡转矩小于相当于上述制动力请求的转矩的情况下，输出用于产生基于上述平衡转矩的制动力的制动指令，

在上述平衡转矩为相当于上述制动力请求的转矩以上的情况下，输出用于产生基于上述制动力请求的制动力的制动指令。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制装置，其特征在于，

上述车辆具备变速器，该变速器对上述车辆驱动用旋转电机的旋转进行变速并传递给上述车辆的驱动轮，

上述旋转电机控制装置具备：

输出请求运算部，其基于设置于上述车辆的加速器传感器的传感器信号来算出输出请求；

转速运算部，其基于上述输出请求来算出针对上述车辆驱动用旋转电机的请求转速；和

变速指令运算部，其在上述转速限制值为上述请求转速以上的情况下，向上述变速器输出使得上述车辆驱动用旋转电机的转速变为上述转速限制值这样的变速比，在上述转速限制值小于上述请求转速的情况下，向上述变速器输出使得上述车辆驱动用旋转电机的转速变为上述请求转速这样的变速比。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转电机控制装置，其特征在于，

上述线圈温度获取部基于对上述线圈的温度进行检测的温度传感器的检测值来获取上述温度信息，

上述磁铁温度获取部基于由上述线圈温度获取部获取到的上述温度信息、和上述逆变器装置所引起的上述车辆驱动用旋转电机的驱动状态来估计上述磁铁的温度作为上述磁铁的温度信息。

5.根据权利要求4所述的旋转电机控制装置，其特征在于，

上述车辆驱动用旋转电机的驱动状态为该车辆驱动用旋转电机的转矩以及转速。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转电机控制装置，其特征在于，

上述旋转电机控制装置具备磁铁过热警告部，该磁铁过热警告部基于由上述磁铁温度获取部获取到的上述磁铁的温度信息来警告上述磁铁已变为规定温度以上。

7.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置，其特征在于，

上述旋转电机控制装置具备：

第1控制运算单元，其至少具有上述第1转矩限制部、上述第2转矩限制部、上述转速限制运算部以及上述转矩指令运算部；和

第2控制运算单元，其至少具有基于从上述第1控制运算单元发送出的上述转速限制值来算出上述平衡转矩的上述平衡转矩运算部以及上述制动指令运算部。