JP2004229491A

JP2004229491A - Motor current estimating device and motor temperature estimating device

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Publication number: JP2004229491A
Application number: JP2003175446A
Authority: JP
Inventors: Seiki Iwata; 清貴岩田; Yukihiro Watanabe; 幸博渡邉
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: JP4179067B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor current estimating device in which accuracy of the estimated motor current is improved, and a motor temperature estimating device which can accurately estimate the motor temperature on the basis of the estimated motor current. <P>SOLUTION: It is constituted so as to become the motor current estimating device in a motor drive controller 20 in a system of PWM-driving a motor M by an inverter 24. The motor current estimating device is provided with a micro-computer 21 which calculates the motor current flowing in the motor M with an estimating equation I=(A×B)/(C+(1-duty ratio)×VD) on the basis of the setting value of detected signals, the duty ratio during PWM-driving, and a diode forward voltage after inputting the detected signal of a power supply current to be supplied to the motor M and the detected signal of a terminal voltage of the motor M. Here, A is the power supply current, B is the motor terminal voltage, C is a voltage between motor lines, VD is the setting value of the diode forward voltage, and I is an estimated current value of the motor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にインバータにてＰＷＭ駆動されるモータのモータ電流推定装置及びモータ温度推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モータに流れるモータ電流を直接検出するのではなく、各種検出信号に基づいて前記モータ電流を演算して推定するモータ電流推定装置が提案されている。
【０００３】
以下、従来のモータ電流推定装置の構成及びモータ電流推定について説明する。図６は、モータＭをＰＷＭ駆動するためのモータ駆動制御装置１２０の電気ブロック図を示している。
【０００４】
モータ駆動制御装置１２０は、モータ電流推定装置を兼用し、マイクロコンピュータ（以下、単にマイコンという）１２１、モータ駆動回路１２２を備えている。マイコン１２１は、図示しない読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）を備えている。そして、マイコン１２１は、各種の検出信号を入力し、それらの検出信号に基づいて制御値を演算し、さらに、この制御値に基づいてＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路１２２に出力し、同モータ駆動回路１２２を介してモータＭを駆動制御する。モータ駆動回路１２２は、ゲート駆動回路１２３、及びインバータ１２４を備えている。
【０００５】
インバータ１２４は、上段、下段のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚを備えており、各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに、モータＭの図示しないＵ相，Ｖ相，Ｗ相の界磁巻線がそれぞれ接続されている。スイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗのドレイン側は、直流電源であるバッテリに対してシャント抵抗Ｒｓを介して接続されている。又、スイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚの各ゲートは、ゲート駆動回路１２３に接続されている。
【０００６】
マイコン１２１からの制御信号に基づいてゲート駆動回路１２３は、各ゲートに所定の電圧供給が行われ、その制御信号に対応するスイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚがオン状態となるように構成されている。
【０００７】
マイコン１２１には、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出して、電源電流を検出する電源電流検出回路１２５が接続されており、電源電流検出回路１２５から電源電流の検出信号を入力する。
【０００８】
すなわち、電源電流検出回路１２５は、モータＭに供給する電源電流を検出し、モータ駆動制御装置１２０のマイコン１２１にその検出値を入力する。電源電流検出回路１２５は、図示しない電圧増幅部と、サンプルホールド部とから構成されている。電圧増幅部は、シャント抵抗Ｒｓの両端子間電圧の差分を所定ゲインで増幅してサンプルホールド部に出力するようにされている。同サンプルホールド部は、そのピーク値（検出信号）をマイコン１２１に出力する。
【０００９】
中間点Ｔｕは抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の直列回路を介して接地されている。中間点Ｔｖは抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の直列回路を介して接地されている。中間点Ｔｗは抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の直列回路を介して接地されている。そして、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点、抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点はそれぞれマイコン１２１に接続されている。
【００１０】
マイコン１２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。マイコン１２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号のそれぞれに基づいて、中間点ＴｕのＵ相モータ端子電圧、中間点ＴｖのＶ相モータ端子電圧及び中間点ＴｗのＷ相モータ端子電圧を算出する。又、マイコン１２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出する。
【００１１】
上記の回路構成において、モータ駆動制御装置１２０のマイコン１２１は、入力して得た前記各種の検出信号に基づいて、モータＭに流れたモータ電流を下記演算式で推定する。
【００１２】
Ｉｓ＝（Ａ×Ｂ）／Ｃ
なお、Ａは電源電流、Ｂは、各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧、Ｃは各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧、Ｉｓはモータ推定電流値である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の演算式で求められた計算上のモータ推定電流と、実際のモータ電流とは、一致せず、従来は、実使用上におけるモータ電流に対して全般に亘って精度がよくない問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、推定したモータ電流（モータ推定電流）の精度を向上したモータ電流推定装置及び前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流に基づいて精度良くモータ温度の推定を行うことができるモータ温度推定装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング素子、及び各スイッチング素子の端子間にフライホイールダイオードを備えたインバータにてモータをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置におけるモータ電流推定装置において、前記フライホイールダイオードに関するダイオード順方向電圧の設定値を記憶する記憶手段と、前記モータに供給される電源電流の検出信号、前記モータの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び前記設定値に基づいて、前記モータに流れるモータ電流の大きさを下記推定式にて演算する演算手段とを備えたことを特徴とするモータ電流推定装置を要旨とするものである。
【００１６】
（推定式）
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂはモータ端子電圧、Ｃはモータ線間電圧、ＶＤはダイオード順方向電圧の設定値、Ｉは推定するモータ電流値である。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、前記記憶手段に予め記憶される設定値は、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流が供給された場合に、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさにされていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１において、前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、前記記憶手段は、前記設定値として、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第１設定値と、前記所定の大きさの範囲の中間値より高電流に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第２設定値と、を記憶し、前記演算手段は、選択信号の入力に基づいて、第１設定値又は第２設定値のいずれか一方の設定値を採用してモータ電流値を前記推定式にて演算することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のモータ電流推定装置を備え、前記モータ電流が流れる回路の周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流値と前記雰囲気温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段とを備えたことを特徴とするモータ温度推定装置を要旨とするものである。
【００２０】
なお、本明細書において、モータ温度とは、単にモータ（電動モータ）そのものの温度のみを指すものではなく、モータ電流に起因して発熱する部分の温度を含む趣旨である。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ温度推定手段は、モータ温度推定のために実行される演算周期毎に、前記モータ電流推定装置にて推定したモータ電流値の２乗積算を行い、同モータ電流値の２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項４に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ温度推定手段は、モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数を設定し、前記モータ電流値の２乗積算値を、前記演算周期補正係数を乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出手段と、前記基板の基板温度とモータの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段とを備え、前記雰囲気温度検出手段は、前記雰囲気温度マップを参照して前記基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明のモータ電流推定装置を兼用したモータ制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２５】
図１は、モータ制御装置の概略を示している。なお、従来例と、同一の構成については、従来例に付した数字の符号のうち、下位２桁の符号を付し、アルファベットの符号については、同一の符号を付す。
【００２６】
図１は、モータＭをＰＷＭ駆動するためのモータ駆動制御装置２０の電気ブロック図を示している。なお、本実施形態のモータＭは三相同期式永久磁石モータで構成したブラシレスモータにて構成されている。
【００２７】
モータ駆動制御装置２０は、モータ電流推定装置を兼用し、マイコン２１、モータ駆動回路２２を備えている。マイコン２１は、演算手段に相当する。
マイコン２１は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ２１ａ）及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ２１ｂ）を備えている。このＲＯＭ２１ａには、マイコン２１による各種演算処理を行わせるための制御プログラム（後述するモータ電流推定・温度推定プログラムを含む）が格納されている。ＲＡＭ２１ｂは、マイコン２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００２８】
そして、マイコン２１は、各種の検出信号を入力し、それらの検出信号に基づいて制御値を演算し、さらに、この制御値に基づいてＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路２２に出力し、モータ駆動回路２２を介してモータＭを駆動制御する。すなわち、マイコン２１は、モータＭをＰＷＭ駆動する。モータ駆動回路２２は、ゲート駆動回路２３、及びインバータ２４を備えている。インバータ２４は、上段、下段のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚを備えており、各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに、モータＭの図示しないＵ相，Ｖ相，Ｗ相の界磁巻線がそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、モータＭの周辺にはインバータ２４等を搭載した基板（図示しない）が配置されている。
【００２９】
スイッチング素子のドレイン側は、直流電源であるバッテリに対してシャント抵抗Ｒｓを介して接続されている。そして、これらスイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚの各ゲートは、ゲート駆動回路２３に接続されている。各スイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚのソース・ドレインの両端子間には、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。なお、各スイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚ及び各フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６のそれぞれの特性値は互いに同じとされている。
【００３０】
ゲート駆動回路２３はマイコン２１からの制御信号に基づいて、各ゲートに所定の電圧供給を行い、その制御信号に対応するスイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚをオン状態となるように構成されている。
【００３１】
マイコン２１には、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出して、電源電流を検出する電源電流検出回路２５が接続されており、電源電流検出回路２５から電源電流の検出信号を入力する。すなわち、電源電流検出回路２５は、モータＭに供給する電源電流を検出し、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１にその検出値を入力する。電源電流検出回路２５は、図示しない電圧増幅部と、サンプルホールド部とから構成されている。電圧増幅部は、シャント抵抗Ｒｓの両端子間電圧の差分を所定ゲインで増幅してサンプルホールド部に出力するようにされている。同サンプルホールド部は、そのピーク値（検出信号）をマイコン２１に出力する。
【００３２】
抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点、抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点はそれぞれマイコン２１に接続されている。
マイコン２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。マイコン２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号のそれぞれに基づいて、中間点ＴｕのＵ相モータ端子電圧、中間点ＴｖのＶ相モータ端子電圧及び中間点ＴｗのＷ相モータ端子電圧を算出する。
【００３３】
前記抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号は、それぞれモータＭの端子電圧の検出信号に相当する。又、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出する。
【００３４】
上記の回路構成において、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１は、入力して得た前記各種の検出信号に基づいて、モータＭに流れたモータ電流の大きさを下記推定式で推定する。
【００３５】
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂは各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧、Ｃは各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧、ＶＤは設定値、Ｉはモータ推定電流値、デューティ比はＰＷＭ駆動時のデューティ比である。
【００３６】
設定値ＶＤはフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧に関するものであり、予めＲＯＭ２１ａに記憶されている。ＲＯＭ２１ａは記憶手段に相当する。
【００３７】
本実施形態では、設定値ＶＤは、下記のように設定されている。
図２は、横軸がモータＭに流れるモータ電流の値を示し、縦軸は前記モータ電流が流れたときに、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずる順方向電圧を表している。同図において、Ｉ１は本実施形態のモータ駆動制御装置２０がよく使うモータ電流値の下限値、Ｉ２は同じく上限値としたとき、Ｖ１及びＶ２はそのときのフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧を示している。
【００３８】
本実施形態では、下限値Ｉ１、上限値Ｉ２の中間値を（Ｉ１＋Ｉ２）／２としたとき、中間値のモータ電流が流れたときに生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧を設定値ＶＤとしている。なお、上記推定式は、下記の関係式から導き出される。
【００３９】
Ａ×Ｂ＝Ｉ×（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
ここで、（１−デューティ比）×ＶＤは、ＰＷＭ駆動されているときにおいて、オフ時（ＰＷＭチョッパＯＦＦ時）の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分である。
【００４０】
又、マイコン２１は、基板温度検出センサ３０が接続されている。基板温度検出センサ３０は、インバータ２４等を搭載した前記基板の温度（以下、基板温度という）を検出し、基板温度信号としてマイコン２１に入力する。
【００４１】
（本実施形態の作用）
さて、上記のように構成されたモータ駆動制御装置２０の作用を説明する。
マイコン２１はモータＭの制御に必要な検出信号を入力し、その検出信号に基づいて、制御値を演算し、ＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路２２に出力し、モータ駆動回路２２を介してモータＭを駆動制御する。なお、モータＭの制御に必要な検出信号は、モータ駆動制御装置２０が制御対象とするモータＭが適用される技術分野により異なる。ここでは、本発明の要部ではないため、詳細な説明を省略する。
【００４２】
なお、モータ駆動制御装置２０が、例えば、電動パワーステアリング駆動制御装置であれば、検出信号は車速信号やステアリングホイールに働くトルクを検出した信号である。そして、マイコン２１は、その時々のＰＷＭ演算により得たインバータ２４をＰＷＭ駆動するときのデューティ比を、ＲＡＭ２１ｂに格納して更新しているものとする。
【００４３】
図３は、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１が実行するモータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャートであり、定期周期毎に割込実行する。本実施形態では、メインルーチンを６ｍｓｅｃ毎に実行する。なお、マイコン２１は、電源電流検出回路２５からの電源電流の検出信号や、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。
【００４４】
このメインルーチンが実行されると、ステップ（以下、ステップをＳという）５０では、回数カウンタのカウント値Ｄを１つインクリメントし、Ｓ６０では、回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達したか否かを判定する。本実施形態では、判定回数Ｄｓは４としている。回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達していない場合には、このメインルーチンを一旦終了する。Ｓ６０で、回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達している場合、Ｓ７０で、後述するモータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンの処理を行い、Ｓ８０で、回数カウンタを０にリセットする。
【００４５】
図４は、モータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャートである。Ｓ７１０では、電源電流の検出信号や、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を読み込む。このとき、合わせて、設定値ＶＤをＲＯＭ２１ａから、及びＰＷＭ駆動時のデューティ比をＲＡＭ２１ｂから読み込む。
【００４６】
そして、Ｓ７２０において、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧Ｂを選定する。又、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出するとともに、各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧Ｃを選定する。
【００４７】
そして、マイコン２１は前記推定式に基づいて、モータ電流を推定演算する。
なお、以下の説明では、推定する（又は推定した）モータ電流を説明の便宜上、モータ推定電流という。
【００４８】
マイコン２１は、Ｓ７３０では下記（１）式にてモータ電流２乗積算値演算を行い、Ｓ７４０では下記（２）式にて２乗積算の減算値演算を行う。
Ｆ（今回値）＝Ｉの２乗値＋Ｆ（前回値）−Ｇ（前回値） ……（１）
Ｇ（今回値）＝Ｆ（今回値）／Ｎ ……（２）
なお、式中、Ｆは電流２乗積算値［ＡＡ］、Ｉはモータ推定電流値、Ｇは２乗積算の減算値［ＡＡ］である。なお、Ｇの初期値は、０としており、最初にこのＳ３０を実行する場合には、Ｇ（前回値）を０にセットするとともに、Ｆ（前回値）も予め設定された初期値（本実施形態では０）をセットして演算する。［ＡＡ］はディメンションである。Ｎは「なまし回数」であり、定数である。
【００４９】
Ｓ７５０では、下記（３）式にて温度推定演算を行う。
Ｔ＝Ｇ（今回値）／Ｋ＋Ｔａ ……（３）
Ｔは推定温度、Ｋは電流−温度変換係数であり、Ｔａは雰囲気温度である。前回値とは、前回の制御周期の値のことである。
【００５０】
なお、Ｓ７５０において、マイコン２１は、（３）式を演算する前、基板温度検出センサ３０が検出した基板温度信号（基板温度）に基づき、雰囲気温度マップを参照して、雰囲気温度Ｔａを推定（検出）する。なお、雰囲気温度マップは、予め実測、試験等により、基板温度と、その基板に近接して設けられたモータＭの雰囲気温度とを測定して作成されたものであり、ＲＯＭ２１ａに格納されている。雰囲気温度マップは、基板温度が高い場合、雰囲気温度も高く設定され、基板温度が低い場合には、低く設定されている。なお、雰囲気温度とは、モータＭ周囲の温度のことである。
【００５１】
本実施形態では、特に、図１に示す点線で囲まれた配線の部分のモータＭ周囲の温度が推定できるように前記雰囲気温度マップが設定されている。点線で囲まれた配線の部分は、モータＭの各相の界磁巻線と各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗを接続しているフラットケーブルの部分である。同フラットケーブルはモータＭに近接して配置されている。そして、本実施形態では、モータ温度はモータＭに近接配置されたフラットケーブルの温度を知るため、特に、フラットケーブルが過熱しているか否かを判定するために利用される。
【００５２】
このように、本実施形態では、マイコン２１は、モータ温度（推定温度）を上記（１）〜（３）式にて推定演算する。そして、（１）〜（３）式は、前述した所定演算周期（本実施形態では２４ｍｓｅｃ）毎に算出される。すなわち、本実施形態では、他の優先的に割り込み実行される割り込みルーチン処理がない場合、（１）〜（３）式は２４ｍｓｅｃ毎に演算されることになる。
【００５３】
さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
（１）本実施形態では、複数のスイッチング素子２４ｕ等、及び同スイッチング素子２４ｕ等の端子間にフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６を備えたインバータ２４にてモータＭをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置２０におけるモータ電流推定装置に構成した。そして、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に関するダイオード順方向電圧の設定値ＶＤを記憶するＲＯＭ２１ａ（記憶手段）を備えた。又、モータＭに供給される電源電流の検出信号、モータＭの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び設定値ＶＤに基づいて、モータＭに流れるモータ電流の大きさ（モータ電流値）を前記推定式にて演算するマイコン２１（演算手段）とを備える。
【００５４】
この結果、推定式には、（１−デューティ比）×ＶＤという、ＰＷＭ駆動されているときにおいて、オフ時（ＰＷＭチョッパＯＦＦ時）の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分が加味されている。
【００５５】
このため、モータ推定電流は、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６のダイオード順方向電圧の降下分を加味して、演算されているため、ダイオード順方向電圧を加味していない、従来の演算式よりもモータ推定電流の推定精度を向上することができる。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、実際にモータＭに流れるモータ電流のＩ１〜Ｉ２の範囲（所定の大きさの範囲）内において、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤを記憶するようにしている。
【００５７】
このため、設定値ＶＤに対応するモータ電流が実際に流れたときには、ＰＷＭチョッパＯＦＦ時の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分は、実際にモータ電流が流れたときに生じた電圧降下分に相当する。
【００５８】
従って、このときに演算されたモータ電流（モータ推定電流）は、より精度の高いものとなる。
（２）本実施形態では、モータＭは、Ｉ１〜Ｉ２（所定の大きさの範囲）のモータ電流が供給される。そして、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤは、Ｉ１〜Ｉ２範囲の中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２に相当するモータ電流が供給された場合に、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさにした。
【００５９】
この結果、本実施形態では、この中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２を中心にしてモータ電流値（モータ推定電流値）の精度を向上することができる。
（３）本実施形態では、さらに、基板温度検出センサ３０が検出した基板温度、及びモータ電流値（モータ推定電流値）に基づいて、モータ温度を推定するようにした。この結果、モータ温度の推定も精度良く行うことができる。
【００６０】
モータ駆動制御装置２０は、モータ温度推定装置に相当し、マイコン２１は、この場合、モータ推定電流及び基板温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段に相当する。又、基板温度検出センサ３０は基板温度検出手段に相当する。又、ＲＯＭ２１ａは、前記基板の基板温度とモータＭの雰囲気温度をマップ化した雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段に相当する。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５（ａ）、図５（ｂ）を参照して説明する。
なお、第２実施形態のハード構成は第１実施形態のハード構成と同一であるため、ハード構成については、同一符号を付して、その説明を省略し、異なるところを中心に説明する。第２実施形態では、モータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンの一部が異なっている。
【００６２】
図５（ａ）は、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１が実行するモータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャートである。なお、第２実施形態においても、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理がない場合、本プログラムのメインルーチンは所定演算周期として６ｍｓｅｃ毎に実行されるように設定されている。又、本実施形態では、マイコン２１は図５（ａ）の処理開始時から処理終了時までの演算周期をカウントする演算周期カウント部を備えている。
【００６３】
このフローチャートに入ると、Ｓ１０では、演算周期補正係数ＲＦを算出する。演算周期補正係数ＲＦは、下記の式で算出する。本実施形態では、演算周期補正係数ＲＦは所定演算周期に対する実演算周期比である。
【００６４】
ＲＦ＝今回の演算周期／所定演算周期 ……（４）
「今回の演算周期」とは、マイコン２１の演算周期カウント部がカウントした最新の１演算周期であり、実演算周期に相当する。「今回の演算周期」の初期値は、所定演算周期としているため、最初にこのプログラムが開始されたときは、演算周期補正係数ＲＦは「１」である。Ｓ５０〜Ｓ８０は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。又、モータ電流推定・温度推定プログラムのルーチンにおいて、Ｓ７２０の次にＳ７２５及びＳ７３０Ａの処理を行ってＳ７４０の処理を行うところが第１実施形態と異なっている。
【００６５】
すなわち、Ｓ７２５では、演算周期補正係数ＲＦの読込みを行い、Ｓ７３０Ａでは、モータ電流２乗積算値演算を下記（５）式にて行う。
Ｆ（今回値）＝Ｉの２乗値×ＲＦ＋Ｆ（前回値）−Ｇ（前回値） …（５）
Ｓ７４０，Ｓ７５０は第１実施形態と同様である。
【００６６】
第２実施形態と第１実施形態の温度推定の相違について以下に説明する。
第１実施形態では、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理があった場合、演算周期が増加するため、それにともなって、モータ温度推定の誤差が増加する。
【００６７】
例えば、所定演算周期を６ｍｓｅｃとし、実演算周期が９ｍｓｅｃとなった場合を想定する。このような状態が３６ｓｅｃ継続した場合、所定演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ１は、
Ｑ１＝３６０００／６＝６０００（回）
となる。一方、実演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ２は、
Ｑ２＝３６０００／９＝４０００（回）
となる。従って、実演算周期が所定演算周期よりも増加した場合、積算回数が少なくなるため、推定されたモータ温度推定は、割り込みルーチンがない場合よりも温度推定に誤差が出る。
【００６８】
それに対して、第２実施形態では、上記のように想定した場合、実演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ３は、演算周期補正係数ＲＦにより、

となる。
【００６９】
従って、実演算周期が所定演算周期よりも増加して積算回数が少なくなっても、補正により、積算回数が所定演算周期で行われた場合と同等に行われたことになり、推定されたモータ温度推定は、割り込みルーチンがない場合と同一又は略同じ値を得ることができる。
【００７０】
又、上記のように想定した場合、第１実施形態では、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理がない場合、２４ｍｓｅｃ毎に、モータ温度推定が行われるが、実演算周期が９ｍｓｅｃとなった場合には、３６ｍｓｅｃ毎にモータ温度推定が行われることになる。このため、温度推定のタイミングが遅れることになる。
【００７１】
さて、第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の作用効果の他、以下のような特徴がある。
（１）第２実施形態では、マイコン２１（モータ温度推定手段）は、モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数ＲＦを設定するようにした。そして、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値を、演算周期補正係数ＲＦを乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、雰囲気温度Ｔａを含む演算式（（５）式）に基づいて、モータ温度を推定するようにした。
【００７２】
従って、優先度の高い割り込みルーチン処理が行われると、モータ温度推定のための演算周期が増加し、所定時間内でのモータ電流値の２乗積算の積算回数が減少する。しかし、このような場合においても、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値が補正されるため、モータ温度推定の精度が向上する。
【００７３】
又、本実施形態のモータ駆動制御装置を車両に採用した場合、車種に応じた使い方がされる。すなわち、モータ温度推定を行う場合、車種に応じて、優先的に実行される割り込みルーチン処理（ソフトウエア処理）が増える場合があり、それに伴って、温度推定誤差も増加する。このため、温度推定のためのモータ温度推定プログラム（ソフトウエア）を、車種に応じて対応させる必要がある。この場合、前記ソフトウエアを車種に応じて変更する毎に、温度推定評価を行い、場合によっては、温度推定や演算のために使用される定数等を変更する必要がある。定数等を変更すれば、適合確認評価を行う必要があり、大幅に工数がかかる問題がある。しかし、第２実施形態によれば、割り込みルーチン処理が増加して、実演算周期が増加する場合にも、演算周期補正係数を乗じて温度推定を行うため、演算周期に起因した推定誤差が補正され、定数変更等も必要ではなくなり、定数変更による、前記評価のための工数も不要にできる。
【００７４】
（２）第２実施形態では、モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出センサ３０（基板温度検出手段）を備えた。マイコン２１は、基板の基板温度とモータＭの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶するＲＯＭ２１ａ（雰囲気温度マップ格納手段）を備えた。そして、マイコン２１（雰囲気温度検出手段）は、雰囲気温度マップを参照して基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出するようにした。この結果、モータＭの雰囲気温度を容易に割り出すことができる。
【００７５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１実施形態では、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤは、Ｉ１〜Ｉ２範囲の中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２に相当するモータ電流が供給された場合に、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさにした。
【００７６】
この中間値に相当するモータ電流がモータＭに供給された場合、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさの値を、設定値ＶＤに代えて第１設定値ＶＤ１として、ＲＯＭ２１ａに記憶する。そして、中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２より高電流に相当するモータ電流がモータＭに供給された場合、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさの値を第２設定値ＶＤ２として、ＲＯＭ２１ａに記憶する。
【００７７】
そして、このように設定した場合、外部の図示しない入力装置にて、いずれか一方の設定値を選択する選択信号を図１に示すようにマイコン２１に入力するようにしてもよい。
【００７８】
こうすると、マイコン２１は、図４のフローチャートのＳ７２０において、選択信号に基づいて、第１設定値ＶＤ１又は第２設定値ＶＤ２のいずれか一方の設定値を選択し、この選択した設定値に基づいて、モータ電流値を前記推定式にて演算する。この結果、本実施形態では、実際のモータ電流が前記中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２よりも高電流で使用される場合が多い場合には、第２設定値ＶＤ２を選択できる。
【００７９】
このように、実際のモータ電流が前記中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２よりも高電流で使用される場合が多い場合には、中間値よりも高電流でのモータ電流（モータ推定電流）の精度を向上することができる。このように構成した場合においても、Ｓ７２０の処理の後、Ｓ７３０のステップを実行してもよい。
【００８０】
○ 第１実施形態では、三相同期式永久磁石モータのモータＭを使用したが、三相に限定するものではなく、三相以外の同期式永久磁石モータに具体化してもよい。
【００８１】
○ モータ電流推定装置は、前記実施形態中で電動パワーステアリング駆動制御装置にも適用できる旨を説明したが、モータを使用する他の制御装置に具体化してもよい。
【００８２】
○ 前記スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴにて構成したが、バイポーラトランジスタにて構成してもよい。
○ 前記両実施形態では、モータ温度として、モータＭに近接したフラットケーブルの温度とした。これに代えて、モータ電流が流れる他の回路であってもよい。この場合、雰囲気温度マップは、前記他の回路において、予め実測、試験等により、基板温度と、その基板に近接して設けられたモータＭの雰囲気温度とを測定して作成されたものであり、ＲＯＭ２１ａに格納するものとする。
【００８３】
○ 前記実施形態では、雰囲気温度検出手段は、マイコン２１にて構成したが、モータＭの周囲温度を直接検出する温度センサにて構成してもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項３のモータ電流推定装置は、推定したモータ電流の精度を向上することができる優れた効果を奏する。
【００８５】
請求項４乃至請求項７のモータ温度推定装置は、精度良くモータ温度の推定を行うことができる効果を奏する。
特に請求項６のモータ温度推定装置では、優先度の高い割り込みルーチン処理が行われると、モータ温度推定のための演算周期が増加し、モータ電流値の２乗積算の積算回数が減少するが、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値が補正されるため、モータ温度推定の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化したモータ駆動制御装置２０の電気ブロック図。
【図２】設定値ＶＤを設定するための説明図。
【図３】第１実施形態のモータ電流推定プログラムのメインルーチンのフローチャート。
【図４】第１実施形態のモータ温度推定プログラムのモータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャート。
【図５】（ａ）は第２実施形態のモータ温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャート、（ｂ）は、モータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャート。
【図６】従来のモータ駆動制御装置１２０の電気ブロック図。
【符号の説明】
２０…モータ駆動制御装置（モータ電流推定装置及びモータ温度推定装置を兼用する）
２１…マイコン（演算手段、雰囲気温度検出手段、モータ温度推定手段）
２１ａ…ＲＯＭ（記憶手段、雰囲気温度マップ格納手段）
２２…モータ駆動回路
２４…インバータ
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚ…スイッチング素子
３０…基板温度検出センサ（基板温度検出手段）
Ｄ１〜Ｄ６…フライホイールダイオード
Ｍ…モータ
Ｂ…モータ端子電圧、
Ｃ…モータ線間電圧
ＲＦ…演算周期補正係数
Ｔａ…雰囲気温度
ＶＤ…設定値
ＶＤ１…第１設定値
ＶＤ２…第２設定値、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to a motor current estimating device and a motor temperature estimating device for a motor driven by PWM by an inverter.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a motor current estimating device that does not directly detect a motor current flowing through a motor, but calculates and estimates the motor current based on various detection signals.
[0003]
Hereinafter, the configuration of the conventional motor current estimation device and the motor current estimation will be described. FIG. 6 is an electric block diagram of the motor drive control device 120 for driving the motor M by PWM.
[0004]
The motor drive control device 120 also serves as a motor current estimation device, and includes a microcomputer (hereinafter simply referred to as a microcomputer) 121 and a motor drive circuit 122. The microcomputer 121 includes a read-only memory (ROM) (not shown) and a read-only memory (RAM) for temporarily storing data. The microcomputer 121 receives various detection signals, calculates a control value based on the detection signals, further performs a PWM calculation based on the control values, and outputs the result to the motor drive circuit 122. Then, the driving of the motor M is controlled via the motor driving circuit 122. The motor drive circuit 122 includes a gate drive circuit 123 and an inverter 124.
[0005]
The inverter 124 includes upper and lower switching elements (for example, FETs) 124u, 124v, 124w, 124x, 124y, 124z, and U-phase, V-phase (not shown) of the motor M at each intermediate point Tu, Tv, Tw. The phase and W-phase field windings are respectively connected. The drain sides of the

switching elements

124u, 124v, 124w are connected to a battery as a DC power supply via a shunt resistor Rs. The gates of the

switching elements

124u, 124v, 124w, 124x, 124y, 124z are connected to a gate drive circuit 123.
[0006]
The gate drive circuit 123 supplies a predetermined voltage to each gate based on the control signal from the microcomputer 121, and the

switching elements

124u, 124v, 124w, 124x, 124y, 124z corresponding to the control signal are turned on. It is configured as follows.
[0007]
The microcomputer 121 is connected to a power supply current detection circuit 125 that detects a voltage across the shunt resistor Rs and detects a power supply current, and receives a power supply current detection signal from the power supply current detection circuit 125.
[0008]
That is, the power supply current detection circuit 125 detects the power supply current supplied to the motor M, and inputs the detected value to the microcomputer 121 of the motor drive control device 120. The power supply current detection circuit 125 includes a voltage amplification unit (not shown) and a sample and hold unit. The voltage amplifying unit amplifies the difference between the voltages between the two terminals of the shunt resistor Rs with a predetermined gain and outputs the result to the sample and hold unit. The sample hold unit outputs the peak value (detection signal) to the microcomputer 121.
[0009]
The intermediate point Tu is grounded via a series circuit of the resistors Ru1 and Ru2. The intermediate point Tv is grounded via a series circuit of the resistors Rv1 and Rv2. The intermediate point Tw is grounded via a series circuit of the resistors Rw1 and Rw2. An intermediate connection point between the resistors Ru1 and Ru2, an intermediate connection point between the resistors Rv1 and Rv2, and an intermediate connection point between the resistors Rw1 and Rw2 are connected to the microcomputer 121, respectively.
[0010]
The microcomputer 121 inputs the respective voltage signals (detection signals) of the potential of the intermediate connection point of the resistors Ru1 and Ru2, the potential of the intermediate connection point of the resistors Rv1 and Rv2, and the potential of the intermediate connection point of the resistors Rw1 and Rw2. The microcomputer 121 calculates the voltage at the intermediate point Tu based on the voltage signal at the intermediate node between the resistors Ru1 and Ru2, the voltage signal at the intermediate node between the resistors Rv1 and Rv2, and the voltage signal at the intermediate node between the resistors Rw1 and Rw2. The U-phase motor terminal voltage, the V-phase motor terminal voltage at the intermediate point Tv, and the W-phase motor terminal voltage at the intermediate point Tw are calculated. Further, the microcomputer 121 calculates a U-phase V-phase motor line voltage, a V-phase W-phase motor line voltage, and a W-phase U-phase motor line voltage based on the motor terminal voltage of each phase.
[0011]
In the above-described circuit configuration, the microcomputer 121 of the motor drive control device 120 estimates the motor current flowing through the motor M based on the various detection signals input and obtained by the following equation.
[0012]
Is = (A × B) / C
Here, A is the power supply current, B is the motor terminal voltage of the maximum phase among the motor terminal voltages of each phase, C is the maximum motor line voltage among the motor line voltages, and Is is the estimated motor current value. It is.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the calculated motor estimated current obtained by the above equation and the actual motor current do not match, and conventionally, the accuracy of the motor current in actual use is generally poor. was there.
[0014]
An object of the present invention is to provide a motor current estimating device with improved accuracy of an estimated motor current (motor estimated current) and a motor capable of accurately estimating a motor temperature based on the motor current estimated by the motor current estimating device. It is to provide a temperature estimation device.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 1 is a motor drive control method in which a motor is PWM-driven by an inverter having a plurality of switching elements and a flywheel diode between terminals of each switching element. In the motor current estimating device in the device, a storage means for storing a set value of a diode forward voltage for the flywheel diode, a detection signal of a power supply current supplied to the motor, and a detection signal of a terminal voltage of the motor are input. And a calculating means for calculating the magnitude of the motor current flowing through the motor based on the detection signal, the duty ratio at the time of the PWM drive, and the set value by the following estimation formula. The gist is a current estimation device.
[0016]
(Estimation formula)
I = (A × B) / (C + (1−duty ratio) × VD)
A is a power supply current, B is a motor terminal voltage, C is a motor line voltage, VD is a set value of a diode forward voltage, and I is an estimated motor current value.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the motor is supplied with a motor current in a predetermined magnitude range, and the set value stored in the storage means in advance is the predetermined magnitude. When the motor current corresponding to the intermediate value of the range is supplied, the magnitude of the diode forward voltage generated in the flywheel diode is set to be a magnitude.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the motor is supplied with a motor current in a predetermined magnitude range, and the storage means stores the predetermined magnitude in the predetermined magnitude range as the set value. When the motor current corresponding to the intermediate value is supplied to the motor, the current becomes higher than the first set value of the magnitude of the diode forward voltage generated in the flywheel diode and the intermediate value of the predetermined magnitude range. When a corresponding motor current is supplied to the motor, a second set value of the magnitude of the diode forward voltage generated in the flywheel diode is stored, and the calculating means performs the second setting based on the input of the selection signal. The present invention is characterized in that the motor current value is calculated by the above-mentioned estimation formula using either one of the first set value and the second set value.
[0019]
A fourth aspect of the present invention includes the motor current estimating device according to any one of the first to third aspects, wherein an ambient temperature detecting unit that detects an ambient temperature around a circuit through which the motor current flows, A gist of the present invention is a motor temperature estimating device comprising: a motor temperature estimating means for estimating a motor temperature based on the motor current value estimated by the motor current estimating device and the ambient temperature.
[0020]
In this specification, the motor temperature does not simply indicate the temperature of the motor (electric motor) itself, but includes the temperature of a portion that generates heat due to the motor current.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the motor temperature estimating apparatus according to the fourth aspect, the motor temperature estimating means estimates the motor current estimated by the motor current estimating apparatus for each calculation cycle executed for estimating the motor temperature. The current value is squared, and the motor temperature is estimated based on the squared value of the motor current value and an arithmetic expression including the ambient temperature.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in the motor temperature estimating apparatus according to the fourth aspect, the motor temperature estimating means sets an operation cycle correction coefficient according to an actual operation cycle executed for estimating the motor temperature, The squared integrated value of the motor current value is corrected by multiplying the calculation cycle correction coefficient, and the motor temperature is estimated based on the corrected squared integrated value and an arithmetic expression including the ambient temperature. And
[0023]
According to a seventh aspect of the present invention, in the motor temperature estimating device according to any one of the fourth to sixth aspects, a substrate temperature detecting means for detecting a substrate temperature of a substrate including a circuit through which the motor current flows; Atmosphere temperature map storage means for storing an atmosphere temperature map in which the substrate temperature of the board and the atmosphere temperature of the motor are associated with each other, wherein the atmosphere temperature detection means refers to the atmosphere temperature map, Detecting the ambient temperature.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, an embodiment embodied in a motor control device which also serves as a motor current estimation device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0025]
FIG. 1 schematically shows a motor control device. Note that, for the same configuration as that of the conventional example, the lower two digits of the reference numerals assigned to the conventional example are assigned, and the same reference numerals are assigned for the alphabetic symbols.
[0026]
FIG. 1 is an electric block diagram of a motor drive control device 20 for driving the motor M by PWM. Note that the motor M of the present embodiment is configured by a brushless motor configured by a three-phase synchronous permanent magnet motor.
[0027]
The motor drive control device 20 also serves as a motor current estimation device, and includes a microcomputer 21 and a motor drive circuit 22. The microcomputer 21 corresponds to an arithmetic unit.
The microcomputer 21 includes a read only memory (ROM 21a) and a read and write only memory (RAM 21b) for temporarily storing data. The ROM 21a stores a control program (including a motor current estimation / temperature estimation program to be described later) for causing the microcomputer 21 to perform various arithmetic processing. The RAM 21b temporarily stores the result of the arithmetic processing when the microcomputer 21 performs the arithmetic processing.
[0028]
The microcomputer 21 receives various detection signals, calculates a control value based on the detection signals, performs a PWM calculation based on the control values, and outputs the result to the motor drive circuit 22. Then, the drive of the motor M is controlled via the motor drive circuit 22. That is, the microcomputer 21 drives the motor M by PWM. The motor drive circuit 22 includes a gate drive circuit 23 and an inverter 24. The inverter 24 includes upper and lower switching elements (e.g., MOSFETs) 24u, 24v, 24w, 24x, 24y, and 24z, and a U-phase motor V (not shown) of the motor M at each intermediate point Tu, Tv, Tw. The phase and W-phase field windings are respectively connected. In this embodiment, a board (not shown) on which the inverter 24 and the like are mounted is arranged around the motor M.
[0029]
The drain side of the switching element is connected to a battery as a DC power supply via a shunt resistor Rs. The gates of the

switching elements

24u, 24v, 24w, 24x, 24y, 24z are connected to a gate drive circuit 23. Flywheel diodes D1 to D6 are connected between the source and drain terminals of the

switching elements

24u, 24v, 24w, 24x, 24y, and 24z, respectively. The characteristic values of the

switching elements

24u, 24v, 24w, 24x, 24y, 24z and the flywheel diodes D1 to D6 are the same.
[0030]
The gate drive circuit 23 supplies a predetermined voltage to each gate based on a control signal from the microcomputer 21, and turns on the

switching elements

24u, 24v, 24w, 24x, 24y, 24z corresponding to the control signal. Is configured.
[0031]
The microcomputer 21 is connected to a power supply current detection circuit 25 for detecting a voltage across the shunt resistor Rs and detecting a power supply current, and receives a power supply current detection signal from the power supply current detection circuit 25. That is, the power supply current detection circuit 25 detects the power supply current supplied to the motor M, and inputs the detected value to the microcomputer 21 of the motor drive control device 20. The power supply current detection circuit 25 includes a voltage amplification unit (not shown) and a sample hold unit. The voltage amplifying unit amplifies the difference between the voltages between the two terminals of the shunt resistor Rs with a predetermined gain and outputs the result to the sample and hold unit. The sample and hold unit outputs the peak value (detection signal) to the microcomputer 21.
[0032]
An intermediate connection point between the resistors Ru1 and Ru2, an intermediate connection point between the resistors Rv1 and Rv2, and an intermediate connection point between the resistors Rw1 and Rw2 are connected to the microcomputer 21.
The microcomputer 21 inputs the respective voltage signals (detection signals) of the potential of the intermediate connection point of the resistors Ru1 and Ru2, the potential of the intermediate connection point of the resistors Rv1 and Rv2, and the potential of the intermediate connection point of the resistors Rw1 and Rw2. The microcomputer 21 calculates the voltage at the intermediate point Tu based on the voltage signal at the intermediate node between the resistors Ru1 and Ru2, the voltage signal at the intermediate node between the resistors Rv1 and Rv2, and the voltage signal at the intermediate node between the resistors Rw1 and Rw2. The U-phase motor terminal voltage, the V-phase motor terminal voltage at the intermediate point Tv, and the W-phase motor terminal voltage at the intermediate point Tw are calculated.
[0033]
The voltage signal at the intermediate connection point between the resistors Ru1 and Ru2, the voltage signal at the intermediate connection point between the resistors Rv1 and Rv2, and the voltage signal at the intermediate connection point between the resistors Rw1 and Rw2 respectively correspond to the detection signal of the terminal voltage of the motor M. I do. Further, the microcomputer 21 calculates a U-phase V-phase motor line voltage, a V-phase W-phase motor line voltage, and a W-phase U-phase motor line voltage based on the motor terminal voltage of each phase.
[0034]
In the above circuit configuration, the microcomputer 21 of the motor drive control device 20 estimates the magnitude of the motor current flowing through the motor M by the following estimation formula based on the various detection signals input and obtained.
[0035]
I = (A × B) / (C + (1−duty ratio) × VD)
Here, A is the power supply current, B is the motor terminal voltage of the largest phase among the motor terminal voltages of each phase, C is the largest motor line voltage among the motor line voltages, VD is the set value, and I is the set value. The motor estimated current value and the duty ratio are duty ratios at the time of PWM driving.
[0036]
The set value VD relates to the forward voltage of the flywheel diodes D1 to D6, and is stored in the ROM 21a in advance. The ROM 21a corresponds to a storage unit.
[0037]
In the present embodiment, the set value VD is set as follows.
In FIG. 2, the horizontal axis indicates the value of the motor current flowing through the motor M, and the vertical axis indicates the forward voltage generated in the flywheel diodes D1 to D6 when the motor current flows. In the figure, I1 is the lower limit of the motor current value frequently used by the motor drive control device 20 of the present embodiment, I2 is the upper limit, and V1 and V2 are the forward directions of the flywheel diodes D1 to D6 at that time. Shows voltage.
[0038]
In the present embodiment, when the intermediate value between the lower limit value I1 and the upper limit value I2 is (I1 + I2) / 2, the forward voltage of the flywheel diodes D1 to D6 generated when an intermediate motor current flows is set to the set value VD. And Note that the above estimation formula is derived from the following relational expression.
[0039]
A × B = I × (C + (1−duty ratio) × VD)
Here, (1−duty ratio) × VD is generated by a current flowing through the field winding (coil) and the flywheel diodes D1 to D6 when off (when the PWM chopper is off) during PWM driving. This is the voltage drop of the flywheel diodes D1 to D6.
[0040]
The microcomputer 21 is connected to a substrate temperature detection sensor 30. The substrate temperature detection sensor 30 detects the temperature of the substrate on which the inverter 24 and the like are mounted (hereinafter, referred to as substrate temperature) and inputs the detected temperature to the microcomputer 21 as a substrate temperature signal.
[0041]
(Operation of the present embodiment)
Now, the operation of the motor drive control device 20 configured as described above will be described.
The microcomputer 21 receives a detection signal necessary for controlling the motor M, calculates a control value based on the detection signal, performs a PWM calculation, outputs the result to the motor drive circuit 22, and outputs the result to the motor drive circuit 22. The drive of the motor M is controlled via the. The detection signal necessary for controlling the motor M differs depending on the technical field to which the motor M to be controlled by the motor drive control device 20 is applied. Here, since it is not a main part of the present invention, a detailed description is omitted.
[0042]
If the motor drive control device 20 is, for example, an electric power steering drive control device, the detection signal is a signal that detects a vehicle speed signal or a torque that acts on the steering wheel. Then, it is assumed that the microcomputer 21 stores and updates the duty ratio at the time of PWM driving the inverter 24 obtained by the PWM operation at each time in the RAM 21b.
[0043]
FIG. 3 is a flowchart of a main routine of a motor current estimation / temperature estimation program executed by the microcomputer 21 of the motor drive control device 20. The main routine is interrupted at regular intervals. In the present embodiment, the main routine is executed every 6 msec. Note that the microcomputer 21 detects the power supply current detection signal from the power supply current detection circuit 25, the potential at the intermediate connection point between the resistors Ru1 and Ru2, the potential at the intermediate connection point between the resistors Rv1 and Rv2, and the intermediate connection between the resistors Rw1 and Rw2. Each voltage signal (detection signal) of the potential of the point is input.
[0044]
When the main routine is executed, in step (hereinafter, step is referred to as S) 50, the count value D of the number counter is incremented by one, and in S60, whether the count value D of the number counter has reached the determination number Ds. Determine whether or not. In the present embodiment, the number of determinations Ds is four. If the count value D of the number counter has not reached the number of determinations Ds, the main routine is temporarily ended. If the count value D of the number counter has reached the number of determinations Ds in S60, the motor current estimation calculation and temperature estimation calculation routines described later are performed in S70, and the number counter is reset to 0 in S80.
[0045]
FIG. 4 is a flowchart of a motor current estimation calculation and temperature estimation calculation routine. In step S710, a detection signal of the power supply current, a voltage signal at the intermediate connection point between the resistors Ru1 and Ru2, a potential signal at the intermediate connection point between the resistors Rv1 and Rv2, and a voltage signal at the intermediate connection point between the resistors Rw1 and Rw2 (detection) Signal). At this time, the set value VD is read from the ROM 21a and the duty ratio at the time of PWM driving is read from the RAM 21b.
[0046]
Then, in S720, the microcomputer 21 selects the motor terminal voltage B of the largest phase among the motor terminal voltages of each phase. The microcomputer 21 calculates the U-phase V-phase motor line voltage, the V-phase W-phase motor line voltage, and the W-phase U-phase motor line voltage based on the motor terminal voltage of each phase. The maximum motor line voltage C is selected from the line voltages.
[0047]
Then, the microcomputer 21 estimates and calculates the motor current based on the estimation formula.
In the following description, the estimated (or estimated) motor current is referred to as a motor estimated current for convenience of explanation.
[0048]
In S730, the microcomputer 21 calculates the motor current squared integrated value by the following equation (1), and in S740, performs the squared integrated subtraction value calculation by the following equation (2).
F (current value) = squared value of I + F (previous value) -G (previous value) (1)
G (current value) = F (current value) / N (2)
In the equation, F is the current square integrated value [AA], I is the estimated motor current value, and G is the subtracted value of the square integrated [AA]. The initial value of G is set to 0, and when this S30 is first executed, G (previous value) is set to 0, and F (previous value) is also set to a preset initial value (this embodiment). In the embodiment, calculation is performed by setting 0). [AA] is a dimension. N is the “number of times of smoothing” and is a constant.
[0049]
In S750, a temperature estimation calculation is performed by the following equation (3).
T = G (current value) / K + Ta (3)
T is the estimated temperature, K is the current-temperature conversion coefficient, and Ta is the ambient temperature. The previous value is the value of the previous control cycle.
[0050]
At S750, the microcomputer 21 estimates the ambient temperature Ta based on the substrate temperature signal (substrate temperature) detected by the substrate temperature detection sensor 30 with reference to the ambient temperature map before calculating the equation (3) ( To detect. The ambient temperature map is created by previously measuring the substrate temperature and the ambient temperature of the motor M provided close to the substrate by actual measurement, test, and the like, and is stored in the ROM 21a. . In the atmosphere temperature map, the atmosphere temperature is set high when the substrate temperature is high, and is set low when the substrate temperature is low. Note that the ambient temperature is a temperature around the motor M.
[0051]
In the present embodiment, in particular, the ambient temperature map is set so that the temperature around the motor M in the portion of the wiring surrounded by the dotted line shown in FIG. 1 can be estimated. The portion of the wiring surrounded by the dotted line is the portion of the flat cable connecting the field windings of each phase of the motor M and the respective intermediate points Tu, Tv, Tw. The flat cable is arranged close to the motor M. In the present embodiment, the motor temperature is used to know the temperature of the flat cable disposed close to the motor M, and in particular, to determine whether the flat cable is overheated.
[0052]
As described above, in the present embodiment, the microcomputer 21 estimates and calculates the motor temperature (estimated temperature) using the above equations (1) to (3). Then, the expressions (1) to (3) are calculated every predetermined calculation cycle (24 msec in the present embodiment). In other words, in the present embodiment, when there is no other interrupt routine that is executed by priority, the equations (1) to (3) are calculated every 24 msec.
[0053]
Now, according to the present embodiment, there are the following features.
(1) In the present embodiment, a motor drive control device of a type in which the motor M is PWM-driven by the inverter 24 having the plurality of switching elements 24u and the like and the flywheel diodes D1 to D6 between the terminals of the switching elements 24u and the like. 20. A ROM 21a (storage means) for storing a set value VD of the diode forward voltage for the flywheel diodes D1 to D6 is provided. Also, a detection signal of a power supply current supplied to the motor M and a detection signal of a terminal voltage of the motor M are input, and the detection signal flows to the motor M based on the detection signal, the duty ratio at the time of the PWM drive, and the set value VD. The microcomputer 21 (arithmetic means) for calculating the magnitude of the motor current (motor current value) by the estimation formula.
[0054]
As a result, the estimation formula includes (1−duty ratio) × VD, which is a field winding (coil) and a flywheel diode D1 to D6 when the PWM driving is OFF (when the PWM chopper is OFF). The voltage drop of the flywheel diodes D1 to D6 caused by the current flowing through the circuit is taken into account.
[0055]
For this reason, the motor estimated current is calculated taking into account the drop in the diode forward voltage of the flywheel diodes D1 to D6. It is possible to improve the estimation accuracy of the estimated current.
[0056]
That is, in the present embodiment, the set value VD stored in advance in the ROM 21a (storage means) is stored in the range of the motor current I1 and I2 (the range of the predetermined magnitude) actually flowing through the motor M. ing.
[0057]
For this reason, when the motor current corresponding to the set value VD actually flows, the flywheel diodes D1 to D6 generated by the current flowing through the field winding (coil) and the flywheel diodes D1 to D6 when the PWM chopper is turned off. The voltage drop corresponds to the voltage drop that occurs when the motor current actually flows.
[0058]
Therefore, the motor current (motor estimated current) calculated at this time has higher accuracy.
(2) In the present embodiment, the motor M is supplied with a motor current of I1 to I2 (a range of a predetermined magnitude). The set value VD previously stored in the ROM 21a (storage means) is a diode generated in the flywheel diodes D1 to D6 when a motor current corresponding to an intermediate value (I1 + I2) / 2 in the range of I1 to I2 is supplied. The magnitude of the forward voltage was set.
[0059]
As a result, in the present embodiment, it is possible to improve the accuracy of the motor current value (motor estimated current value) around this intermediate value (I1 + I2) / 2.
(3) In the present embodiment, the motor temperature is further estimated based on the substrate temperature detected by the substrate temperature detection sensor 30 and the motor current value (motor estimated current value). As a result, the motor temperature can be estimated with high accuracy.
[0060]
The motor drive control device 20 corresponds to a motor temperature estimating device, and in this case, the microcomputer 21 corresponds to a motor temperature estimating unit that estimates a motor temperature based on a motor estimated current and a substrate temperature. Further, the substrate temperature detecting sensor 30 corresponds to a substrate temperature detecting means. The ROM 21a corresponds to an atmosphere temperature map storage unit that stores an atmosphere temperature map in which the substrate temperature of the substrate and the atmosphere temperature of the motor M are mapped.
[0061]
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b).
Since the hardware configuration of the second embodiment is the same as the hardware configuration of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be mainly described. In the second embodiment, a part of the main routine of the motor current estimation / temperature estimation program is different.
[0062]
FIG. 5A is a flowchart of a main routine of a motor current estimation / temperature estimation program executed by the microcomputer 21 of the motor drive control device 20. In the second embodiment as well, when there is no other interrupt routine to be executed with priority, the main routine of this program is set to be executed every 6 msec as a predetermined calculation cycle. In the present embodiment, the microcomputer 21 includes an operation cycle counting unit that counts the operation cycle from the start of the process to the end of the process in FIG.
[0063]
In this flowchart, in S10, a calculation cycle correction coefficient RF is calculated. The calculation cycle correction coefficient RF is calculated by the following equation. In the present embodiment, the operation period correction coefficient RF is an actual operation period ratio with respect to a predetermined operation period.
[0064]
RF = current calculation cycle / predetermined calculation cycle (4)
The “current calculation cycle” is the latest one calculation cycle counted by the calculation cycle counting unit of the microcomputer 21 and corresponds to an actual calculation cycle. Since the initial value of the “current calculation cycle” is a predetermined calculation cycle, when this program is first started, the calculation cycle correction coefficient RF is “1”. Steps S50 to S80 are the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. Further, the routine of the motor current estimation / temperature estimation program is different from the first embodiment in that the processing of S725 and S730A and then the processing of S740 are performed after S720.
[0065]
That is, in S725, the calculation cycle correction coefficient RF is read, and in S730A, the motor current square integrated value calculation is performed by the following equation (5).
F (current value) = square value of I × RF + F (previous value) −G (previous value) (5)
S740 and S750 are the same as in the first embodiment.
[0066]
The difference between the temperature estimation of the second embodiment and the temperature estimation of the first embodiment will be described below.
In the first embodiment, if there is another interrupt routine process that is executed with priority by interruption, the calculation cycle increases, and accordingly, the error in the motor temperature estimation increases.
[0067]
For example, assume that the predetermined calculation cycle is 6 msec and the actual calculation cycle is 9 msec. When such a state continues for 36 seconds, the integration number Q1 of the motor current square integration in the predetermined calculation cycle is:
Q1 = 36000/6 = 6000 (times)
It becomes. On the other hand, the integration number Q2 of the motor current square integration in the actual calculation cycle is
Q2 = 36000/9 = 4000 (times)
It becomes. Therefore, when the actual calculation cycle is longer than the predetermined calculation cycle, the number of times of integration is reduced, so that the estimated motor temperature estimation has an error in the temperature estimation as compared with the case without the interrupt routine.
[0068]
On the other hand, in the second embodiment, assuming the above, the integration number Q3 of the motor current square integration in the actual calculation cycle is calculated by the calculation cycle correction coefficient RF.

It becomes.
[0069]
Therefore, even if the actual calculation cycle is longer than the predetermined calculation cycle and the number of integrations is reduced, the correction is performed in the same manner as when the number of integrations is performed in the predetermined calculation cycle. The temperature estimation can obtain the same or substantially the same value as when there is no interrupt routine.
[0070]
In addition, in the first embodiment, assuming the above, if there is no other interrupt routine to be executed by priority, the motor temperature is estimated every 24 msec, but the actual operation cycle is 9 msec. If this happens, the motor temperature is estimated every 36 msec. For this reason, the timing of temperature estimation is delayed.
[0071]
According to the second embodiment, the following features are provided in addition to the effects (1) to (3) of the first embodiment.
(1) In the second embodiment, the microcomputer 21 (motor temperature estimating means) sets the operation cycle correction coefficient RF according to the actual operation cycle executed for estimating the motor temperature. Then, the squared integrated value of the motor current value (motor estimated current value) is corrected by multiplying by a calculation period correction coefficient RF, and the corrected squared integrated value and an arithmetic expression ((5) including the ambient temperature Ta) (Equation), the motor temperature is estimated.
[0072]
Therefore, when a high-priority interrupt routine process is performed, the calculation cycle for estimating the motor temperature increases, and the number of times of square integration of the motor current value within a predetermined time decreases. However, even in such a case, since the squared integrated value of the motor current value (motor estimated current value) is corrected, the accuracy of the motor temperature estimation is improved.
[0073]
Further, when the motor drive control device of the present embodiment is adopted in a vehicle, it is used according to the vehicle type. That is, when estimating the motor temperature, the number of interrupt routine processes (software processes) to be preferentially executed may increase according to the type of vehicle, and the error in estimating the temperature also increases accordingly. For this reason, a motor temperature estimating program (software) for estimating the temperature needs to be made compatible with the vehicle type. In this case, every time the software is changed according to the vehicle type, a temperature estimation evaluation is performed, and in some cases, it is necessary to change constants and the like used for temperature estimation and calculation. If the constants and the like are changed, it is necessary to perform conformity check evaluation, and there is a problem that it takes much man-hour. However, according to the second embodiment, even when the interrupt routine processing increases and the actual operation cycle increases, the temperature estimation is performed by multiplying the operation cycle correction coefficient, so that the estimation error caused by the operation cycle is corrected. Therefore, it is not necessary to change the constant, and the man-hour for the evaluation by changing the constant can be eliminated.
[0074]
(2) In the second embodiment, the substrate temperature detecting sensor 30 (substrate temperature detecting means) for detecting the substrate temperature of the substrate including the circuit through which the motor current flows is provided. The microcomputer 21 has a ROM 21a (atmosphere temperature map storage means) for storing an atmosphere temperature map in which the substrate temperature of the substrate is associated with the ambient temperature of the motor M. Then, the microcomputer 21 (ambient temperature detecting means) detects the ambient temperature of the motor based on the substrate temperature with reference to the ambient temperature map. As a result, the ambient temperature of the motor M can be easily determined.
[0075]
Note that the embodiment of the present invention may be modified as follows.
In the first embodiment, the set value VD stored in advance in the ROM 21a (storage means) is equal to the flywheel diode D1 when the motor current corresponding to the intermediate value (I1 + I2) / 2 in the range of I1 and I2 is supplied. ＤD6.
[0076]
When the motor current corresponding to the intermediate value is supplied to the motor M, the value of the magnitude of the diode forward voltage generated in the flywheel diodes D1 to D6 is set to the first set value VD1 instead of the set value VD, and the ROM 21a To memorize. When a motor current corresponding to a current higher than the intermediate value (I1 + I2) / 2 is supplied to the motor M, the value of the magnitude of the diode forward voltage generated in the flywheel diodes D1 to D6 is set as a second set value VD2. , Stored in the ROM 21a.
[0077]
Then, in such a case, a selection signal for selecting one of the set values may be input to the microcomputer 21 by an external input device (not shown) as shown in FIG.
[0078]
Then, the microcomputer 21 selects one of the first set value VD1 and the second set value VD2 based on the selection signal in S720 of the flowchart of FIG. 4, and based on the selected set value. Then, the motor current value is calculated by the above-mentioned estimation formula. As a result, in this embodiment, the second set value VD2 can be selected when the actual motor current is often used at a higher current than the intermediate value (I1 + I2) / 2.
[0079]
As described above, when the actual motor current is often used at a higher current than the intermediate value (I1 + I2) / 2, the accuracy of the motor current (motor estimated current) at a higher current than the intermediate value is increased. Can be improved. Even in the case of such a configuration, the step of S730 may be executed after the processing of S720.
[0080]
In the first embodiment, the motor M of the three-phase synchronous permanent magnet motor is used. However, the present invention is not limited to the three-phase synchronous permanent magnet motor.
[0081]
Although the motor current estimation device has been described as being applicable to the electric power steering drive control device in the above embodiment, it may be embodied in another control device using a motor.
[0082]
The switching element is constituted by a MOSFET, but may be constituted by a bipolar transistor.
In the above embodiments, the motor temperature was the temperature of the flat cable close to the motor M. Instead, another circuit through which the motor current flows may be used. In this case, the ambient temperature map is created by previously measuring the substrate temperature and the ambient temperature of the motor M provided in close proximity to the substrate in the other circuit by actual measurement, test, or the like. , ROM 21a.
[0083]
In the above embodiment, the ambient temperature detecting means is constituted by the microcomputer 21, but may be constituted by a temperature sensor for directly detecting the ambient temperature of the motor M.
[0084]
【The invention's effect】
As described in detail above, the motor current estimating apparatus according to claims 1 to 3 has an excellent effect of improving the accuracy of the estimated motor current.
[0085]
The motor temperature estimating device according to any one of claims 4 to 7 has an effect that the motor temperature can be accurately estimated.
In particular, in the motor temperature estimating device according to claim 6, when the interrupt routine processing with a high priority is performed, the calculation cycle for estimating the motor temperature increases, and the number of times of the square integration of the motor current value decreases. Since the squared integrated value of the motor current value (motor estimated current value) is corrected, the accuracy of motor temperature estimation can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric block diagram of a motor drive control device 20 embodying the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for setting a set value VD.
FIG. 3 is a flowchart of a main routine of a motor current estimation program according to the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart of a motor current estimation calculation and temperature estimation calculation routine of a motor temperature estimation program according to the first embodiment;
FIG. 5A is a flowchart of a main routine of a motor temperature estimation program according to a second embodiment, and FIG. 5B is a flowchart of a motor current estimation calculation and a temperature estimation calculation routine.
FIG. 6 is an electric block diagram of a conventional motor drive control device 120.
[Explanation of symbols]
20: Motor drive control device (also serves as motor current estimation device and motor temperature estimation device)
21: microcomputer (calculating means, ambient temperature detecting means, motor temperature estimating means)
21a ROM (storage means, atmosphere temperature map storage means)
22 ... Motor drive circuit
24 ... Inverter
24u, 24v, 24w, 24x, 24y, 24z ... switching element
30: substrate temperature detection sensor (substrate temperature detection means)
D1 to D6: Flywheel diode
M: Motor
B: Motor terminal voltage
C: Motor line voltage
RF: Calculation cycle correction coefficient
Ta: ambient temperature
VD: Setting value
VD1: first set value
VD2: second set value,

Claims

複数のスイッチング素子、及び各スイッチング素子の端子間にフライホイールダイオードを備えたインバータにてモータをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置におけるモータ電流推定装置において、
前記フライホイールダイオードに関するダイオード順方向電圧の設定値を記憶する記憶手段と、
前記モータに供給される電源電流の検出信号、前記モータの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び前記設定値に基づいて、前記モータに流れるモータ電流の大きさを下記推定式にて演算する演算手段とを備えたことを特徴とするモータ電流推定装置。
（推定式）
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂはモータ端子電圧、Ｃはモータ線間電圧、ＶＤはダイオード順方向電圧の設定値、Ｉは推定するモータ電流値である。In a motor current estimation device in a motor drive control device of a system in which a plurality of switching elements and a motor is PWM-driven by an inverter having a flywheel diode between terminals of each switching element,
Storage means for storing a set value of a diode forward voltage for the flywheel diode,
A detection signal of a power supply current supplied to the motor and a detection signal of a terminal voltage of the motor are input. And a calculating means for calculating the size of the motor current by the following estimation formula.
(Estimation formula)
I = (A × B) / (C + (1−duty ratio) × VD)
A is a power supply current, B is a motor terminal voltage, C is a motor line voltage, VD is a set value of a diode forward voltage, and I is an estimated motor current value.

前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、
前記記憶手段に予め記憶される設定値は、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流が供給された場合に、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさにされていることを特徴とする請求項１に記載のモータ電流推定装置。The motor is supplied with a motor current in a predetermined magnitude range,
The set value stored in advance in the storage means is a magnitude of a diode forward voltage generated in the flywheel diode when a motor current corresponding to an intermediate value in the predetermined magnitude range is supplied. The motor current estimating device according to claim 1, wherein:

前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、
前記記憶手段は、前記設定値として、
前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第１設定値と、
前記所定の大きさの範囲の中間値より高電流に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第２設定値と、
を記憶し、
前記演算手段は、選択信号の入力に基づいて、第１設定値又は第２設定値のいずれか一方の設定値を採用してモータ電流値を前記推定式にて演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ電流推定装置。The motor is supplied with a motor current in a predetermined magnitude range,
The storage means, as the setting value,
A first setting value of a magnitude of a diode forward voltage generated in the flywheel diode when a motor current corresponding to an intermediate value of the predetermined magnitude range is supplied to the motor;
A second setting value of a magnitude of a diode forward voltage generated in the flywheel diode when a motor current corresponding to a current higher than an intermediate value of the predetermined magnitude range is supplied to the motor;
Remember
The calculation means calculates a motor current value by using the set value of the first set value or the second set value, based on the input of the selection signal, using the estimation formula. Item 2. A motor current estimation device according to item 1.

請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のモータ電流推定装置を備え、
前記モータ電流が流れる回路の周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流値と前記雰囲気温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段とを備えたことを特徴とするモータ温度推定装置。A motor current estimating device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
Atmosphere temperature detecting means for detecting an ambient temperature around a circuit through which the motor current flows,
A motor temperature estimating device comprising: motor temperature estimating means for estimating a motor temperature based on the motor current value estimated by the motor current estimating device and the ambient temperature.

請求項４に記載のモータ温度推定装置において、
前記モータ温度推定手段は、
モータ温度推定のために実行される演算周期毎に、前記モータ電流推定装置にて推定したモータ電流値の２乗積算を行い、同モータ電流値の２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とするモータ温度推定装置。The motor temperature estimating device according to claim 4,
The motor temperature estimating means,
For each calculation cycle executed for estimating the motor temperature, a square integration of the motor current value estimated by the motor current estimation device is performed, and a calculation including the square integration value of the motor current value and the ambient temperature is performed. A motor temperature estimating device for estimating a motor temperature based on an equation.

請求項４に記載のモータ温度推定装置において、
前記モータ温度推定手段は、
モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数を設定し、
前記モータ電流値の２乗積算値を、前記演算周期補正係数を乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とするモータ温度推定装置。The motor temperature estimating device according to claim 4,
The motor temperature estimating means,
A calculation cycle correction coefficient is set according to an actual calculation cycle executed for motor temperature estimation,
Correcting the square integrated value of the motor current value by multiplying the calculation cycle correction coefficient, and estimating the motor temperature based on the corrected square integrated value and an arithmetic expression including the ambient temperature. Characteristic motor temperature estimation device.

請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のモータ温度推定装置において、
前記モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出手段と、
前記基板の基板温度とモータの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段とを備え、
前記雰囲気温度検出手段は、前記雰囲気温度マップを参照して前記基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出することを特徴とするモータ温度推定装置。The motor temperature estimating device according to any one of claims 4 to 6,
Board temperature detecting means for detecting a board temperature of a board having a circuit through which the motor current flows,
An ambient temperature map storage unit that stores an ambient temperature map in which the substrate temperature of the substrate and the ambient temperature of the motor are associated with each other,
The motor temperature estimating device, wherein the ambient temperature detecting means detects an ambient temperature of the motor based on the substrate temperature with reference to the ambient temperature map.