JP5365837B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

モータが有するステータ及びロータの一方に備えられるコイルの温度に応じて、モータの出力トルクを制御してコイルの発熱を抑制するモータ制御装置に関する。

従来、様々な機器に亘って、駆動用の動力源の一つとしてモータが用いられている。このようなモータに対しては、大きな出力が要求されることが多々あることから、モータの各部、特にコイルや永久磁石からの発熱量が大きくなってしまう。このようなモータの発熱の原因には、銅損や鉄損が含まれる。銅損はコイルに電流を流すと、その電流の大小に拘らず常に発生する損失であり、コイルに流れる電流の２乗に比例して増加する。一方、鉄損は、ヒステリシス損とうず電流損とからなり、磁性材料を交番磁界の中においた際に発生する損失である。ヒステリシス損は、鉄心の磁区が交番磁界によって磁界の向きを変えるときの損失であり、うず電流損は導体の内部において磁束が変化しているところで発生するうず電流に起因する損失である。これらの損失が熱エネルギー、即ちジュール熱として発散されるため、モータのコイルや永久磁石が発熱することとなる。

このような発熱が過度に進行すると、コイルにおいては、コイルの導線を互いに絶縁する絶縁ワニスや各相コイル間を互いに絶縁する絶縁紙が絶縁破壊する可能性がある。このため、モータを過度の発熱から保護する技術がある（例えば、特許文献１及び２）。

特許文献１に記載の洗濯機は、当該洗濯機を駆動するモータの温度を検知するモータ温度検知手段を備えている。そして、モータ温度検知手段により検知された検知温度を所定の基準値と比較し、検知温度が第１の基準値より低くなった場合に運転を一時停止する。また、一時停止中の検知温度が第２の基準値よりも低くなった場合には運転を再開する。

また、特許文献２に記載の電動パワーステアリング用コントロールユニットは、モータの過度の熱からモータを保護するために、過熱保護機能を備えている。この過熱保護機能は、モータの端子間電圧と、モータ電流とに基づいて、モータへ供給する最大電流値を制限している。モータの電機子抵抗は温度上昇に伴い高くなる傾向がある。このため、モータ温度を検出するセンサを用いることなく、モータの相対温度変化の推定が可能となる。

特開平９−２５３３８０号公報 特開平８−１３３１０７号公報

上述のように、特許文献１に記載の洗濯機は、モータの温度を検知するためにモータ温度検知手段が必要となる。このようなモータ温度検知手段を備えると、コストアップの要因となってしまう。また、モータ温度検知手段を配設する配設スペースが必要となることから、装置が大型化してしまう。また、検知温度に応じて、モータの負荷状態によっては、モータの運転の停止と再開とを繰り返すことになり、適切に運転することができない。即ち、洗濯機が運転と停止とを繰り返すＯＮ−ＯＦＦ制御のみであり、運転時の出力を低減させて（例えば、出力を半減させて）運転状態を継続させることは不可能である。

また、特許文献２に記載の電動パワーステアリング用コントロールユニットでは、モータの相対温度変化の推定は可能であるが、温度を検出する温度センサを備えていないため、雰囲気温度を把握することはできない。したがって、モータの絶対温度を検知することはできない。また、特に、電機子の抵抗値を算出するにあたり、モータの運転開始直後のみ（運転開始後１回目のフローでのみ）、モータ端子間電圧をモータ電流で除して演算していることから、モータの運転に応じて変化するインダクタンス成分は考慮されていない。したがって、演算結果の精度が高くないため、モータ制御において信頼性の高い制御を行うことが不可能である。即ち、演算結果の精度が高くないため、状況によっては、モータの温度が高くなっているにも拘らず、モータが継続して運転される可能性がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、コストアップすることなく、かつ、信頼性の高い制御を行うことが可能なモータ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るモータ制御装置の特徴構成は、モータを制御対象とし、直流電圧を交流電圧に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部が有するスイッチング素子をＰＷＭ制御によって制御するＰＷＭ制御部と、前記ＰＷＭ制御により前記モータが有するステータ及びロータの一方に備えられるコイルに印加する電圧指令値と、当該電圧指令値に対応する電圧を前記コイルに印加した際に流れるコイル電流とに基づいて、前記コイルの抵抗値を演算するコイル抵抗演算部と、前記コイルの抵抗値に基づいて、前記コイルの温度推定値を演算するコイル温度推定部と、前記温度推定値に基づいて、前記モータの出力トルクのトルク制限値を算出するトルク制限値算出部と、を備える点にある。

このような特徴構成とすれば、コイルの抵抗値を検出する際に、コイルの抵抗成分だけでなくコイル電流に応じて変化するリアクタンス成分を考慮してコイルの抵抗値を演算することができる。このため、コイルの温度を精度良く推定することが可能となるため、温度検出手段を用いる必要がない。したがって、コストアップすることなく、かつ、信頼性の高い制御を行うことが可能なモータ制御装置を実現することができる。

また、このような構成とすれば、コイルの温度推定値に応じてモータの出力トルクを制限することができる。したがって、コイルの熱破壊を防止することができると共に、コイルを熱暴走から保護することが可能となる。

また、前記モータが３相モータであり、前記コイル温度推定部が、前記３相モータの３相各相のコイルの温度推定値を演算し、前記温度推定値の中から最高温度を抽出する最高温度抽出部を備え、前記トルク制限値算出部が、前記最高温度に基づいて前記トルク制限値を算出すると好適である。

このような構成とすれば、３相各相のコイルの温度推定値のうち、最も高い温度に基づいて３相モータの出力トルクを制限することが可能となる。したがって、３相各相のコイルを適切に保護することが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ここで、本発明に係るモータ制御装置１００は、モータが有するステータ及びロータの一方に備えられるコイルの温度に応じて、当該モータの出力トルクを制御してコイルの発熱を抑制する機能を備えている。本実施形態では、モータは３相モータであり、コイルがステータに備えられている場合の例として説明する。このため、本実施形態においては、特に断りが無い限り、コイルはステータコイルと同義であるとして用いる。このように、本発明に係るモータ制御装置１００は、３相モータ７を制御することとなる。

図１は、本発明のモータ制御装置１００の構成を示す概略図である。本モータ制御装置１００は、トルク制限値算出部１、トルク−電流変換部２、電流制御部３、逆座標変換部４、ＰＷＭ制御部５、周波数変換部６、３相モータ７、回転角演算部８、座標変換部９、コイル抵抗演算部１０、コイル温度推定部１１、最高温度抽出部１２を備えて構成される（詳細は後述する）。

図２は、特に、ＰＷＭ制御部５と周波数変換部６と３相モータ７との構成を示した図である。３相モータ７は、図示はしないが、永久磁石を備えるロータと、当該ロータに回転力を与えるための磁界を発生させるステータとを備える。このステータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル７ｕ、７ｖ、７ｗを備える。各ステータコイルの一端は、電気的に中性な中性点で共通に接続され、Ｙ結線される。各ステータコイルの他端は、周波数変換部６に接続される。

周波数変換部６は、３相モータ７を制御対象とし、直流電圧を交流電圧に変換する。直流電圧は、周波数変換部６に接続される電源２０から供給される。図２に示されるように、周波数変換部６は、電源２０の正電圧側に接続されたハイサイドのトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５と、電源２０の負電圧側に接続されたローサイドのトランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６と、の合計６つのトランジスタＱ１〜Ｑ６で構成される。例えば、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみを同時にオンさせると、電源２０から第１電源ライン２１、トランジスタＱ１、ステータコイル７ｖ、ステータコイル７ｗ、トランジスタＱ４を介して第２電源ライン２２に電流が流れる。一方、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ２のみを同時にオンさせると、電源２０から第１電源ライン２１、トランジスタＱ３、ステータコイル７ｗ、ステータコイル７ｖ、トランジスタＱ２を介して第２電源ライン２２に電流が流れる。このように、周波数変換部６は、電源２０の出力を交流電圧に変換する。

また、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみをオンさせた場合と、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ２のみをオンさせた場合とでは、ステータコイル７ｖ及びステータコイル７ｗに流れる電流の方向が異なる。そのため、各ステータコイルには電流の流れる方向に応じた電磁力が働き、当該電磁力とロータが備える永久磁石との間で引力及び斥力が発生することとなる。したがって、トランジスタＱ１〜Ｑ６の中から選択されたハイサイドのトランジスタとローサイドのトランジスタとで形成される上下対トランジスタを順次オンさせることにより、ロータが回転力を得ることができる。

尚、トランジスタＱ１〜Ｑ６には、コレクタ端子にカソード端子が、またエミッタ端子にアノード端子が接続されるように夫々ダイオードＤ１〜Ｄ６が配設されている。ここで、各ステータコイルには、通電中にエネルギーが蓄えられるが、これらのダイオードＤ１〜Ｄ６は各ステータコイルの通電を停止した際に当該エネルギーに起因して発生する逆起電力によって周辺部品に悪影響を及ぼさないようにするために配設されるものである。

このようなトランジスタＱ１〜Ｑ６に対する一連の制御は、ＰＷＭ制御部５により行われる。ＰＷＭ制御部５は、詳細は後述するが、トルク制限値算出部１、トルク−電流変換部２、電流制御部３、逆座標変換部４、座標変換部９、コイル抵抗演算部１０、コイル温度推定部１１、最高温度抽出部１２と共に、ＥＣＵ５０により構成される（図１参照）。ＰＷＭ制御部５は、周波数変換部６が有するスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって制御する。周波数変換部６が有するスイッチング素子とは、本実施形態では、トランジスタＱ１〜Ｑ６が相当する。したがって、ＰＷＭ制御部５は、周波数変換部６が有するトランジスタＱ１〜Ｑ６をＰＷＭ制御によって動作させる。

３相モータ７には、ロータの回転角を検出する位置センサ７ａが備えられている。位置センサ７ａは、ロータの回転角を電気角θに変換し、電気角θに応じた信号を出力する。回転角演算部８は、この出力された信号に基づいて３相モータ７の回転角を検出する。ＥＣＵ５０は、回転角演算部８が算出した回転角と、周波数変換部６及び各ステータコイルの間の電流とをモニタしている。尚、３相モータ制御装置１００の全体構成から鑑みた場合には、上記モニタは、図１に示されるように各機能部を介して行われるが、閉ループであるためＰＷＭ制御に対して、何等問題が発生するものではない。

ＥＣＵ５０は、例えば、２．５Ｖや３．３Ｖ等の低電圧で動作するマイクロコンピュータによって構成される。そのため、トランジスタＱ１〜Ｑ６に流れる電流やトランジスタＱ１〜Ｑ６の電気的特性によっては、トランジスタＱ１〜Ｑ６をオンさせるためのドライブ能力が不足する虞がある。したがって、ＥＣＵ５０と周波数変換部６との間には、ＥＣＵ５０のＰＷＭ信号のドライブ能力を上げるドライバ５１（図１においては図示せず）が配設されている。尚、ドライバ５１は、ドライバＩＣで構成しても良いし、トランジスタで組まれたプッシュプル回路で構成しても良い。もちろん、ＥＣＵ５０から出力されるＰＷＭ信号のドライブ能力が高い場合には、ドライバ５１を備えずに構成することも当然に可能である。

図１に戻り、トルク制限値算出部１は、３相モータ７を回転するために必要な総トルクを算出し、目標トルクの出力を行う。この総トルクの算出は、回転角演算部８により算出された３相モータ７の回転角や最高温度抽出部１２から出力される信号を帰還信号として用いて行われる。

ここで、本モータ制御装置１００は、モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、３相モータ７のロータが有する永久磁石が発生する磁界の方向であるｄ軸及び当該ｄ軸に直交するｑ軸のベクトル成分Ｉｄ及びＩｑに座標変換を行って、３相モータ７の回転制御を行う。図３は、この座標変換の原理を示す図である。図３に示す３相モータでは、２極の永久磁石ｍを有するロータ７ｒを備え、ロータ７ｒの回転角と電気角θとが一致する。図３（ａ）はモータ電流（３相交流電流）波形と電気角θとの関係を示した図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の時刻ｔ１におけるロータ７ｒとステータ７ｓとの位置関係及び座標変換前後の電流ベクトルを示す図である。尚、図３（ｂ）においては、ステータ７ｓのＵ相の磁極位置を基準として、ロータ７ｒの磁極位置となる電気角θが示されている。

図３（ｂ）に示されるように、永久磁石ｍが発生する磁界の方向をｄ軸とし、当該ｄ軸に直交する方向をｑ軸とする。図３（ａ）に示すように、ロータ７ｒの磁極位置に応じて、ステータコイル７ｕ、７ｖ、７ｗに３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを流すことにより、トルクが発生する。図３（ａ）の時刻ｔ１での電気角θにおける電機子電流の総和を示すベクトルｉａ（Ｉａ）は、図３（ａ）よりＷ相電流（Ｗ相のモータ電流）ｉｗが零であるため、Ｕ相電流（Ｕ相のモータ電流）ｉｕとＶ相電流（Ｖ相のモータ電流）ｉｖとのベクトル和となる。この電気角θにおける電流ベクトルｉａをｄ軸及びｑ軸に対して分解すると、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとが得られる。このように、３相のモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとに座標変換される。

ここで、特に永久磁石埋め込み型の同期モータでは、ステータコイル７ｕ、７ｖ、７ｗから見たインダクタンスが、ロータ７ｒとの関係、即ち磁極位置との関係で変化する。磁極の方向であるｄ軸方向では、永久磁石が持つ透磁率の大きさの逆数に比例した磁気抵抗を持つために磁路が妨げられてしまう。一方、ｑ軸方向では、透磁率が大きいケイ素鋼などの磁性体を通るため、磁気抵抗の値は永久磁石に比べると著しく小さくなり、磁路が妨げられにくくなる。そのため、ｑ軸インダクタンスＬｑは、ｄ軸インダクタンスＬｄよりも大きな値となる。ステータコイル７ｕ、７ｖ、７ｗから見てｄ軸及びｑ軸は磁極位置との関係で変化するので、ステータコイル７ｕ、７ｖ、７ｗから見たインダクタンスが変化することになる。

したがって、永久磁石によるマグネットトルク（主トルク）に加えて、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの差によるリラクタンストルクも発生する。表面磁石型の同期モータなど、リラクタンストルクを積極的に利用しない場合には、Ｉｄ＝０とする制御を行うと効率が良い。しかし、永久磁石埋め込み型の同期モータなどでリラクタンストルクも利用する場合には、Ｉｄ≠０とする制御を行う方が効率が良くなる。永久磁石埋め込み型の同期モータでは、図４で示されるｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとの電流位相角βにより最高効率を出す動作点が変わる（（１）式参照）。

３相モータ７の総合トルクＴは、Ｐｎ：極対数、ψａ：電機子の鎖交磁束、ｉａ：電機子電流、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、β：電流位相角とすると、（２）式に示すトルク方程式よって表される。

（２）式において、中括弧内の第１項がマグネットトルクを示し、第２項がリラクタンストルクを示す。また、図４から、下記（３）〜（５）式であることが明らかであるから、（２）式のトルク方程式は、下記（６）式のように表すこともできる。

このように、電機子電流Ｉａはｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを含んでいる。従って、（２）式及び（６）式に示すトルク方程式は、鎖交磁束と、ｄ軸及びｑ軸のインダクタンスと、ｄ軸及びｑ軸の電流とを用いて３相モータ７のトルクを表す式であるということができる。このｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、座標変換部９により演算される。

図１に戻り、トルク−電流変換部２は、トルク制限値算出部１により算出された目標トルクから、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒを演算する。例えば、上記（２）式に示すトルク方程式は、電機子電流Ｉａの式に変形できる。トルク−電流変換部２は、目標トルクや他のパラメータを代入して変形後のトルク方程式を解き、位相角βによってベクトル分解することによってｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒを算出することが可能である。又は、（６）式からｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒを算出することも当然に可能である。

電流制御部３は、トルク−電流変換部２により算出されたｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒから、電圧方程式に基づいて、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｒ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｒの算出を行う。ｄ軸の電圧Ｖｄ及びｑ軸の電圧Ｖｑを表す電圧方程式は、ψａ：電機子の鎖交磁束、ω：角速度、Ｉｄ：ｄ軸電流、Ｉｑ：ｑ軸電流、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｒａ：電機子抵抗、ｐ：微分演算子として、以下の（７）式のように表される。

（７）式は、鎖交磁束と、ｄ軸及びｑ軸のインダクタンスを含む３相モータ７のステータコイルのインピーダンスと、ｄ軸及びｑ軸の電流とを用いて３相モータ７を駆動する電圧を表す電圧方程式となっていることが明らかである。電流制御部３は、（７）式に示される電圧方程式に電流指令値Ｉｄｒ、Ｉｑｒや、他のパラメータを代入することによって、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑを算出する。算出されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｒとして出力される。

逆座標変換部４は、電流制御部３によって算出されたｄ軸の電圧指令値Ｖｄｒ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｒを上述の座標変換とは逆の変換を行うことにより、３相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換する。この逆の変換は、図３及び図４を用いて上述した座標変換の逆変換であるため、変換方法についての詳細な説明は省略する。

ＰＷＭ制御部５は、上述のように、ＰＷＭ制御を行うが、このＰＷＭ制御は、逆変換部４により３相電圧指令ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに基づいて、周波数変換部６のトランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するための駆動信号を生成して制御する。

本モータ制御装置１００は、３相モータ７のコイルの温度に応じて、３相モータ７の駆動を制御して３相モータ７の発熱を抑制する機能を備えている。コイル抵抗演算部１０は、ＰＷＭ制御により３相モータ７が有するステータ及びロータの一方に備えられるコイルに印加する電圧指令値と、当該電圧指令値に対応する電圧を当該コイルに印加した際に流れるコイル電流とに基づいて、コイルの抵抗値を演算する。本実施形態では、上述のようにコイルはステータに備えられている。また、電圧指令値は、逆座標変換部４から３相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗとして伝達される。また、電圧指令値に対応する電圧を当該コイルに印加した際に流れるコイル電流とは、３相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗをコイルに印加した際に、現に当該コイルに流れる３相モータ７の各相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが相当する。即ち、Ｕ相の電圧指令値ｖｕを印加した場合には、現にコイルに流れるＵ相のコイル電流ｉｕである。また、Ｖ相の電圧指令値ｖｖを印加した場合には、現にコイルに流れるＶ相のコイル電流ｉｖである。更に、Ｗ相の電圧指令値ｖｗを印加した場合には、現にコイルに流れるＷ相のコイル電流ｉｗである。コイル温度演算部１０は、このような３相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗと、当該３相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを印加した際に、現に流れるコイル電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて、コイルの抵抗値を演算する。

図５にコイル抵抗演算部１０の概略構成を示すブロック図を示す。ここで、例えば、Ｕ相におけるコイルの抵抗値を演算する場合には、Ｕ相の電圧指令値ｖｕとＵ相のコイル電流ｉｕとを用いて算出する。図５には、Ｕ相の電圧指令値ｖｕ及びＵ相のコイル電流ｉｕのみがコイル抵抗演算部１０に伝達されるように図示しているが、Ｖ相及びＷ相においても同様にコイル抵抗演算部１０に伝達され演算される。

コイル抵抗演算部１０は、応答調整部１０ａ、積分器１０ｂ、除算器１０ｃからなる。逆座標変換部４により算出されたＵ相における電圧指令値ｖｕが除算器１０ｃに伝達される。一方、当該電圧指令値ｖｕに対応してＰＷＭ制御部５及び周波数変換部６を介して３相モータ７が有するＵ相コイルに流れるＵ相のモータ電流ｉｕが応答調整部１０ａに伝達される。

応答調整部１０ａは、コイル抵抗演算部１０の応答性を決定するための調整パラメータであり、コイル抵抗演算部１０により演算される演算結果において、オーバーシュート及びアンダーシュートが生じないように任意に調整される。積分器１０ｂは、コイルの抵抗分とインダクタンス分との一次応答遅れを調整する。したがって、除算器１０ｃには、逆座標変換部４により演算されたＵ相の電圧指令値ｖｕと、当該電圧指令値ｖｕが印加されることによりコイルに通電されたＵ相のコイル電流（３相交流電流）ｉｕとを入力することが可能となる。除算器１０ｃは、Ｕ相の電圧指令値ｖｕをＵ相のコイル電流ｉｕで除することにより、コイルの抵抗値を演算する。この演算結果は、後述のコイル温度推定部１１に伝達される。

コイル温度推定部１１は、コイルの抵抗値に基づいて、コイルの温度推定値を演算する。本実施形態においては、モータが３相モータ７であることから、コイル温度推定部１１は、３相モータ７の３相各相のコイルの温度推定値を演算する。コイルの抵抗値は、上述のコイル抵抗演算部１０により演算される３相モータ７が備える各相コイルの抵抗値として伝達される。コイルの温度推定値は、図示しない抵抗−温度変換マップを用いて演算される。この抵抗−温度変換マップは、各相コイルの抵抗値と温度推定値との関係を示すマップであり、抵抗値のみならず、３相モータ７の筐体やステータ等の放熱性能及び冷却手段を備える場合にはその冷却性能を考慮して、予め設定される。この抵抗−温度変換マップは、コイル温度推定部１１に予め格納される。各相コイルの温度推定値は最高温度抽出部１２に伝達される。

最高温度抽出部１２は、温度推定値の中から最高温度を抽出する。温度推定値は、上述のコイル温度推定部１１から伝達される。最高温度抽出部１２は、伝達される各相コイルの温度推定部のうち、最も高い温度を示す温度推定値を抽出する。そして、この抽出された最高温度は、トルク制限値算出部１に伝達される。

そして、トルク制限値算出部１は、上述のように、３相モータ７を回転するために必要な総トルクを算出し、目標トルクの出力を行う上で、最高温度抽出部１２により伝達される最高温度に基づいて、３相モータ７の出力トルクのトルク制限値を算出する。具体的には、最高温度抽出部１２から伝達される最高温度が、予め設定された判定閾値を越える場合には、目標トルクを、判定閾値に対応する目標トルクとなるように制限する。

このトルク制限値の算出には、図６に示すようなマップを用いることも可能である。図６は、横軸にコイル温度、縦軸にトルク制限値として関係を示した図である。コイル温度が所定の温度（例えばｔ１〔℃〕）以下の場合には出力トルクはＴ１〔Ｎ・ｍ〕まで出力可能である。一方、コイル温度がｔ１〔℃〕以上になると、出力可能な出力トルク（トルク制限値）が次第に減少し、コイル温度がｔ２〔℃〕に達した場合には、出力可能な出力トルクは０〔Ｎ・ｍ〕となる。このようなマップを用いることにより、適切にトルク制限値を算出することが可能となる。

このように、モータ制御装置１００は、３相モータ７の各相コイルの最高温度を考慮して、目標トルクを制限するため、判定閾値より高くコイルの温度を上昇させることを防止することができる。また、本モータ制御装置１００によれば、逆座標変換部４により通電される３相電圧指令値と、当該通電される３相電圧指令値が印加された際の３相コイルの電流値（３相交流電流）とに基づいて、コイルの温度を推定するため、精度の良い温度推定値を得ることが可能となる。したがって、信頼性の高いモータ制御を行うことが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、本モータ制御装置１００が制御するモータは、３相モータであるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。モータ制御装置１００が制御するモータが、単相モータであっても、モータの出力トルクを制御してコイルの発熱を抑制することは、当然に可能である。係る場合には、上述の実施形態において、最高温度抽出部１２を備えない構成としても良いし、或いは、最高温度抽出部１２を備える場合には、最高温度抽出部１２がコイル温度推定部１１により推定されたコイルの温度推定値をそのまま最高温度として抽出することにより、本発明を実現することが可能である。

上記実施形態では、温度推定の対象となるコイルは、モータが有するステータに備えられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。コイルがロータに備えてあるモータに本発明を適用することも当然に可能である。

モータ制御装置の概略構成を示す図 ＰＷＭ制御部と周波数変換部と３相モータの構成を示す図 座標変換の原理を示す図 電機子電流の位相角について説明するベクトル図 コイル抵抗演算部の概略構成を示す図 コイル温度とトルク制限値との関係を示す図

符号の説明

１：トルク制限値算出部
２：トルク−電流変換部
３：電流制御部
４：逆座標変換部
５：ＰＷＭ制御部
６：周波数変換部
７：３相モータ（モータ）
８：回転角演算部
９：座標変換部
１０：コイル抵抗演算部
１１：コイル温度推定部
１２：最高温度抽出部
５０：ＥＣＵ
１００：モータ制御装置

Claims (2)

1. モータを制御対象とし、直流電圧を交流電圧に変換する周波数変換部と、
   前記周波数変換部が有するスイッチング素子をＰＷＭ制御によって制御するＰＷＭ制御部と、
   前記ＰＷＭ制御により前記モータが有するステータ及びロータの一方に備えられるコイルに印加する電圧指令値と、当該電圧指令値に対応する電圧を前記コイルに印加した際に流れるコイル電流とに基づいて、前記コイルの抵抗値を演算するコイル抵抗演算部と、
   前記コイルの抵抗値に基づいて、前記コイルの温度推定値を演算するコイル温度推定部と、
   前記温度推定値に基づいて、前記モータの出力トルクのトルク制限値を算出するトルク制限値算出部と、
   を備えるモータ制御装置。
2. 前記モータが３相モータであり、
   前記コイル温度推定部が、前記３相モータの３相各相のコイルの温度推定値を演算し、
   前記温度推定値の中から最高温度を抽出する最高温度抽出部を備え、
   前記トルク制限値算出部が、前記最高温度に基づいて前記トルク制限値を算出する請求項１に記載のモータ制御装置。

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