JP6800393B2 - 温度推定装置、モータ制御装置および温度推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータを構成するコイル部の温度（以下、コイル温度と記載する）を推定する温度推定装置、モータ制御装置および温度推定方法に関する。

直流モータに電圧が印加されると、コイル抵抗分の熱が生じてコイル温度が上昇する。コイル温度が過度に上昇した場合、コイル被膜が絶縁破壊される可能性があるため、許容上限温度を超える前にモータへの電圧印加を制限する必要がある。

例えば、特許文献１には、モータの端子間電圧とモータ電流とに基づいてモータ温度を推定する装置が記載されている。この装置では、モータの端子間電圧にモータ電流を乗じた値の平均値または積分値に応じてモータへ供給する最大電流値を制限する。モータ電流は、温度推定のために設けられた電流センサによって検出される。

特開平８−１３３１０７号公報

特許文献１に記載された従来の技術は、モータ電流を検出するための電流センサが必要であるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するものであり、電流センサを用いずに、モータのコイル温度を推定することができる温度推定装置、モータ制御装置および温度推定方法を得ることを目的とする。

本発明に係る温度推定装置は、デューティ比推定部、消費電力推定部、放熱電力推定部、温度変化量推定部、時定数推定部および温度推定部を備える。デューティ比推定部は、モータを構成するコイル部への通電間隔に対応する駆動デューティ比およびモータの雰囲気温度に基づいて、コイル部への通電に対する雰囲気温度の影響を考慮した駆動デューティ比を推定する。消費電力推定部は、モータへの供給電圧およびデューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比に基づいて、デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比でコイル部へ通電したモータの消費電力を推定する。放熱電力推定部は、デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比、モータへの供給電圧および前回に推定されたコイル部の温度変化量に基づいて、デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比で通電したコイル部の放熱を伴うモータの消費電力を推定する。温度変化量推定部は、消費電力推定部によって推定されたモータの消費電力に基づいて、コイル部の温度時定数の時間における温度変化量を推定する。時定数推定部は、消費電力推定部によって推定されたモータの消費電力と放熱電力推定部によって推定された消費電力との電力差に基づいて、コイル部の温度時定数を推定する。温度推定部は、温度変化量推定部によって推定されたコイル部の温度変化量、時定数推定部によって推定された温度時定数、電力差、および前回に推定されたコイル部の温度変化量に基づいて、雰囲気温度からのコイル部の温度変化量を推定する。

本発明によれば、モータを構成するコイル部への通電間隔に対応する駆動デューティ比およびモータの雰囲気温度に基づいて、コイル部への通電に対する雰囲気温度の影響を考慮した駆動デューティ比を推定し、推定した駆動デューティ比でコイル部へ通電したときのモータの消費電力、コイル部の放熱を伴うモータの消費電力、両者の電力差、コイル部の温度時定数およびコイル部の温度時定数の時間における温度変化量を推定して、これらの推定値と前回に推定されたコイル部の温度変化量に基づいて、雰囲気温度からのコイル部の温度変化量を推定する。これにより、電流センサを用いずに、モータのコイル温度を推定することができる。

実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る温度推定装置の構成を示すブロック図である。 モータを構成するコイル部の温度特性を示すグラフである。 実施の形態１に係る温度推定方法を示すフローチャートである。 図５Ａは、実施の形態１に係る温度推定装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る温度推定装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るモータ制御装置１の構成を示すブロック図である。モータ制御装置１は、モータ２の動作を制御する装置であり、モータ２は、直流電源３からの供給電圧Ｖによって動作する。例えば、モータ２は、車両に搭載されたアクチュエータを駆動させる。アクチュエータは、車両に搭載された各種のバルブを駆動させる。図１に示すように、モータ制御装置１は、駆動回路１０、ブリッジ回路１１、電圧検出回路１２、温度推定装置１３、判定部１４およびデューティ比変更部１５を備える。

駆動回路１０は、デューティ比変更部１５から入力した駆動デューティ比Ｄに応じて、モータ２への通電をパルス幅変調（以下、ＰＷＭと記載する）制御する。駆動デューティ比Ｄは、モータ２を構成するコイル部への通電間隔に対応する駆動デューティ比である。ブリッジ回路１１は、駆動回路１０から入力したＰＷＭ信号に応じて直流電源３からの電圧をチョッピングしてモータ２へ印加する電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと記載する）のブリッジ回路である。電圧検出回路１２は、ＦＥＴのブリッジ回路１１を介して直流電源３からモータ２へ印加される供給電圧Ｖを検出する。

温度推定装置１３は、雰囲気温度Ｔ_０、駆動デューティ比Ｄの指令値、供給電圧Ｖおよびモータ２を構成するコイル部について前回に推定した温度変化量ΔＴ_ｎ−１に基づいて、雰囲気温度Ｔ_０からのコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎを推定し、雰囲気温度Ｔ_０を用いて今回のコイル温度Ｔ_ｎを算出する。例えば、車両には、エンジンの冷却水温度を検出するための温度センサが予め設けられている。そこで、エンジンの冷却水の温度を雰囲気温度Ｔ_０として使用することで、温度推定装置１３は、車両に搭載された温度センサから雰囲気温度Ｔ_０を取得することができ、雰囲気温度Ｔ_０を検出する温度センサが不要となる。

判定部１４は、温度推定装置１３によって推定されたコイル温度Ｔ_ｎが正常温度であるか否かを判定する。例えば、判定部１４は、コイル温度Ｔ_ｎが異常温度の判定基準値以上であれば、コイル温度Ｔ_ｎが異常に上昇して正常温度ではないと判定し、コイル温度Ｔ_ｎが異常温度の判定基準値未満である場合、コイル温度Ｔ_ｎが正常温度であると判定する。

デューティ比変更部１５は、判定部１４によるコイル温度Ｔ_ｎの判定結果に基づいて、駆動回路１０によるＰＷＭ制御に用いられる駆動デューティ比を変更する。例えば、デューティ比変更部１５は、判定部１４によってコイル温度Ｔ_ｎが正常温度ではないと判定された場合、指令値が示す駆動デューティ比Ｄをより低い値に変更して駆動回路１０に出力する。また、判定部１４によってコイル温度Ｔ_ｎが正常温度であると判定された場合は、デューティ比変更部１５は、指令値が示す駆動デューティ比Ｄをそのまま駆動回路１０に出力する。

図２は、実施の形態１に係る温度推定装置１３の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、温度推定装置１３は、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５を備える。デューティ比推定部１３０は、駆動デューティ比Ｄおよびモータ２の雰囲気温度Ｔ_０に基づいて、コイル部への通電に対する雰囲気温度Ｔ_０の影響を考慮した駆動デューティ比Ｄ’を推定する。

消費電力推定部１３１は、モータ２への供給電圧Ｖおよびデューティ比推定部１３０によって推定された駆動デューティ比Ｄ’に基づいて、駆動デューティ比Ｄ’でコイル部へ通電したモータ２の消費電力Ｐを推定する。放熱電力推定部１３２は、デューティ比推定部１３０によって推定された駆動デューティ比Ｄ’、モータ２への供給電圧Ｖおよび前回に推定されたコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎ−１に基づいて、駆動デューティ比Ｄ’で通電したコイル部の放熱を伴うモータ２の消費電力Ｐｚを推定する。

温度変化量推定部１３３は、消費電力推定部１３１によって推定されたモータ２の消費電力Ｐに基づいて、コイル部の温度時定数τｓの時間における温度変化量ΔＴを推定する。時定数推定部１３４は、消費電力推定部１３１によって推定された消費電力Ｐと、放熱電力推定部１３２によって推定された消費電力Ｐｚとの電力差ΔＰ（＝Ｐ−Ｐｚ）に基づいて、コイル部の温度時定数τｓを推定する。

温度推定部１３５は、コイル部の温度時定数τｓの時間における温度変化量ΔＴ、電力差ΔＰに基づき推定された温度時定数τｓ、電力差ΔＰおよび前回に推定されたコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎ−１に基づいて、雰囲気温度Ｔ_０からのコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎを推定する。温度推定部１３５によって推定された温度変化量ΔＴ_ｎは、図２において記載を省略したメモリに保存される。放熱電力推定部１３２および温度推定部１３５は、前回に推定された温度変化量ΔＴ_ｎ−１を、このメモリから読み出す。また、温度推定部１３５は、温度変化量ΔＴ_ｎと雰囲気温度Ｔ_０とを加えたコイル温度Ｔ_ｎを算出し、算出したコイル温度Ｔ_ｎをモータ制御装置１が備える判定部１４に出力する。

図３は、モータ２を構成するコイル部の温度特性を示すグラフである。コイル部に通電すると、コイル抵抗によってコイル部は発熱する。このとき、コイル温度は、コイル部の通電時間とともに、図３に示すように変化する。一般に、ｔ時間後のコイル温度Ｔ（ｔ）およびｔ時間でのコイル部の温度変化量ΔＴ（ｔ）は、下記式（１）および下記式（２）で表すことができる。Ｔ_０はモータ２の雰囲気温度であり、τｓはコイル部の温度時定数であり、ΔＴｓは、コイル温度上昇の飽和温度である。
Ｔ（ｔ）＝Ｔ_０＋ΔＴ（ｔ） ・・・（１）
ΔＴ（ｔ）＝ΔＴｓ（１−ｅ^{−ｔ／τｓ}） ・・・（２）

温度時定数τｓは、雰囲気温度Ｔ_０から飽和温度ΔＴｓの０．６３２倍の値に到達するまでの時間であるが、実際には、コイル部へ印加した電圧の変動および断続通電の条件によって飽和温度ΔＴｓが変化し、飽和温度ΔＴｓに至るまでの温度特性が変化する。
しかしながら、従来の温度推定装置は、温度推定対象の熱容量を一定としているため、コイル電流およびコイル温度の上昇の仕方も一定となってしまう。このため、コイル温度の推定値と実際のコイル温度との乖離が大きく、モータ制御装置は、コイル温度に応じた高精度のモータ制御を行うことができなかった。

そこで、温度推定装置１３は、駆動デューティ比Ｄおよび雰囲気温度Ｔ_０に基づいて、コイル部への通電に対する雰囲気温度Ｔ_０の影響を考慮した駆動デューティ比Ｄ’を推定し、駆動デューティ比Ｄ’でコイル部へ通電したときのモータ２の消費電力Ｐ、コイル部の放熱を伴うモータ２の消費電力Ｐｚ、両者の電力差ΔＰ、コイル部の温度時定数τｓ、および温度時定数τｓの時間におけるコイル部の温度変化量ΔＴを推定し、これらの推定値と前回に推定されたコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎ−１とに基づいて、雰囲気温度Ｔ_０からのコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎを推定する。

消費電力Ｐと消費電力Ｐｚとの電力差ΔＰ、温度時定数τｓ、温度変化量ΔＴおよび温度変化量の前回値ΔＴ_ｎ−１を変数として扱うことで、コイル部が通電されたときのコイル抵抗の発熱と放熱を考慮し、前回値ΔＴ_ｎ−１をフィードバックすることができる。これにより、温度推定装置１３は、従来の温度推定装置よりも高精度にコイル温度を推定することが可能である。さらに、温度推定装置１３は、特許文献１に記載された装置と異なり、電流センサを用いずにコイル温度を推定することができる。

次に動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係る温度推定方法を示すフローチャートであり、図２に示した温度推定装置１３がモータ２のコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎを推定するまでの一連の動作を示している。まず、デューティ比推定部１３０が、駆動デューティ比Ｄの指令値と雰囲気温度Ｔ_０を入力て、当該指令値が示す駆動デューティ比Ｄおよび雰囲気温度Ｔ_０に基づいて、コイル部への通電に対する雰囲気温度Ｔ_０の影響を考慮した駆動デューティ比Ｄ’を推定する（ステップＳＴ１）。

コイル温度の変動に影響を与える因子には、コイル抵抗の他に、コイル部に流れる電流がある。駆動デューティ比Ｄによってコイル部へ印加される電圧の波形は規定され、この電圧波形から、コイル部に流れる電流を把握することができる。しかしながら、コイル部における電流の流れは、モータ２の雰囲気温度Ｔ_０によって変化する。

そこで、デューティ比推定部１３０は、例えば、駆動デューティ比Ｄおよび雰囲気温度Ｔ_０を変数とした下記の３つの関係式（３）に従って、コイル部への通電に対する雰囲気温度Ｔ_０の影響を考慮した駆動デューティ比Ｄ’を推定する。関係式（３）において、係数μおよびθは、係数κ、ζ、χおよびψによって決定される。係数κ、ζ、χおよびψは、駆動デューティ比と温度との関係を示す係数であり、モータ２の様々な動作環境を模擬した実験を行って予め求めておく。これらの係数を含む下記式（３）を用いることで、雰囲気温度Ｔ_０から駆動デューティ比Ｄ’が算出される。
Ｄ’＝μＴ_０＋θ
μ＝κＤ＋ζ
θ＝χＤ＋ψ ・・・（３）

消費電力推定部１３１は、モータ制御装置１が備える電圧検出回路１２からモータ２への供給電圧Ｖを入力し、デューティ比推定部１３０から駆動デューティ比Ｄ’を入力し、駆動デューティ比Ｄ’および供給電圧Ｖに基づいて、駆動デューティ比Ｄ’でコイル部へ通電したモータ２の消費電力Ｐを推定する（ステップＳＴ２）。

例えば、消費電力推定部１３１は、駆動デューティ比Ｄ’および供給電圧Ｖを変数とした下記の３つの関係式（４）に従って、モータ２の消費電力Ｐを推定する。関係式（４）において、消費電力Ｐについての関係式は駆動デューティ比Ｄ’を変数とした式であり、この式における係数αおよびβの関係式は、供給電圧Ｖを変数とした式である。係数αおよびβは、駆動デューティ比とコイル電流との関係を示す係数ａ、ｂ、ｃおよびｄによって決定される。係数ａ、ｂ、ｃおよびｄは、モータ２の様々な動作環境を模擬した実験を行って予め求めておく。これらの係数を含む下記式（４）を用いることで、駆動デューティ比Ｄ’から消費電力Ｐが算出される。
Ｐ＝αＤ’^２＋βＤ’
α＝ａＶ＋ｂ
β＝ｃＶ＋ｄ ・・・（４）

続いて、放熱電力推定部１３２は、デューティ比推定部１３０によって推定された駆動デューティ比Ｄ’、モータ２への供給電圧Ｖおよび前回に推定されたコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎ−１に基づいて、駆動デューティ比Ｄ’で通電したコイル部の放熱を伴うモータ２の消費電力Ｐｚを推定する（ステップＳＴ３）。駆動デューティ比Ｄ’でコイル部を通電すると、コイル部には、駆動デューティ比Ｄ’に対応する間隔で電流が断続通電される。コイル部に電流が通電されない期間では、コイル部に電流が通電されたときにコイル抵抗で生じた熱が放射され、コイル温度を変動させる要因となる。

そこで、放熱電力推定部１３２は、例えば、駆動デューティ比Ｄ’、モータ２への供給電圧Ｖおよび前回に推定されたコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎ−１を変数とした下記の３つの関係式（５）に従って、コイル部の放熱を伴うモータ２の消費電力Ｐｚを推定する。関係式（５）において、消費電力Ｐｚについての関係式は供給電圧Ｖおよび前回の温度変化量ΔＴ_ｎ−１を変数とした式であり、この式における係数ｇおよびｈの関係式は、駆動デューティ比Ｄ’を変数とした式である。
Ｐｚ＝（ｇＶ＋ｈ）×σΔＴ_ｎ−１ ^２
ｇ＝ιＤ’＋ν
ｈ＝υＤ’＋ω ・・・（５）

係数ｇおよびｈは、駆動デューティ比とコイル電流と温度との関係を示す係数ι、ν、υおよびωによって決定される。係数σは、消費電力Ｐｚに対するコイル部の温度変化量の前回値ΔＴ_ｎ−１の寄与度合いを示す係数である。これらの係数は、モータ２の様々な動作環境を模擬した実験を行って予め求めておく。これらの係数を含む上記式（５）を用いることで、駆動デューティ比Ｄ’とコイル部の温度変化量の前回値ΔＴ_ｎ−１から、消費電力Ｐｚが算出される。

温度変化量推定部１３３は、消費電力推定部１３１によって推定されたモータ２の消費電力Ｐに基づいて、コイル部の温度時定数τｓの時間における温度変化量ΔＴを推定する（ステップＳＴ４）。例えば、温度変化量推定部１３３は、モータ２の消費電力Ｐを変数とした下記の関係式（６）に従って、コイル部の温度時定数τｓの時間における温度変化量ΔＴを推定する。係数γおよびδは、コイル部において想定される最大の温度変化量（雰囲気温度からコイル部の飽和温度までの温度変化量）の０．６３２倍の値とモータ２の消費電力との関係を示す係数であり、モータ２の様々な動作環境を模擬した実験を行って予め求めておく。これらの係数を含む下記式（６）を用いることで、消費電力Ｐから、温度変化量ΔＴが算出される。
ΔＴ＝γＰ＋δ ・・・（６）

時定数推定部１３４は、消費電力推定部１３１によって推定された消費電力Ｐと、放熱電力推定部１３２によって推定された消費電力Ｐｚとの電力差ΔＰ（＝Ｐ−Ｐｚ）に基づいて、コイル部の温度時定数τｓを推定する（ステップＳＴ５）。例えば、時定数推定部１３４は、電力差ΔＰを変数とした下記の関係式（７）に従ってコイル部の温度時定数τｓを推定する。係数εおよびξは、コイル部において想定される最大の温度変化量の０．６３２倍の値と電力差との関係を示す係数であり、モータ２の様々な動作環境を模擬した実験を行って予め求めておく。これらの係数を含む下記式（７）を用いることで、電力差ΔＰから、温度時定数τｓが算出される。
τｓ＝εΔＰ＋ξ ・・・（７）

温度推定部１３５は、コイル部の温度時定数τｓの時間における温度変化量ΔＴ、電力差ΔＰに基づき推定された温度時定数τｓ、電力差ΔＰおよび前回に推定されたコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎ−１に基づいて、雰囲気温度Ｔ_０からのコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎを推定する（ステップＳＴ６）。例えば、温度推定部１３５は、温度変化量ΔＴ、温度時定数τｓ、電力差ΔＰおよび温度変化量の前回値ΔＴ_ｎ−１を変数とした下記の関係式（８）に従って、雰囲気温度Ｔ_０からのコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎを推定する。また、ｔ時間後のコイル温度Ｔ_ｎ（ｔ）は、下記の関係式（９）に従って求めることができる。
なお、下記式（８）および下記式（９）は、上記式（７）を用いて算出された温度時定数τｓを無次元数として扱い、上記式（４）および上記式（５）を用いて算出されたΔＰを無次元数として扱った関係式である。すなわち、下記式（８）および下記式（９）は、コイル部の温度変化量ΔＴ_ｎおよびΔＴ_ｎ（ｔ）に対して、上記式（７）を用いて算出される温度時定数τｓの値と上記式（４）および上記式（５）を用いて算出されるΔＰの値とが、どの程度依存しているかを定性的に示す関係式であり、モータ２の様々な動作環境を模擬した実験によって求められる。
ΔＴ_ｎ＝（ΔＴ／τｓ）×ΔＰ＋ΔＴ_ｎ−１ ・・・（８）
ΔＴ_ｎ（ｔ）＝（ΔＴ／τｓ）×ΔＰ＋ΔＴ_ｎ−１（ｔ） ・・・（９）

温度推定部１３５は、温度変化量ΔＴ_ｎを算出すると、下記式（１０）に従ってコイル温度Ｔ_ｎを算出し、コイル温度Ｔ_ｎをモータ制御装置１が備える判定部１４に出力する。
Ｔ_ｎ＝Ｔ_０＋ΔＴ_ｎ ・・・（１０）

次に、温度推定装置１３の機能を実現するハードウェア構成について説明する。温度推定装置１３における、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５の機能は、処理回路によって実現される。すなわち、温度推定装置１３は、図４に示したステップＳＴ１からステップＳＴ６までの処理を実行するための処理回路を備える。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。

図５Ａは、温度推定装置１３の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ｂは、温度推定装置１３の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、入出力インタフェース１００は、温度推定装置１３と外部装置との間のデータのやり取りを中継するインタフェースである。

処理回路が図５Ａに示す専用のハードウェアの処理回路１０１である場合、処理回路１０１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものが該当する。温度推定装置１３における、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５の機能を、別々の処理回路で実現してもよく、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。

処理回路が図５Ｂに示すプロセッサ１０２である場合、温度推定装置１３における、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５の機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。なお、ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ１０３に記憶される。

プロセッサ１０２は、メモリ１０３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、温度推定装置１３における、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５の機能を実現する。すなわち、温度推定装置１３は、プロセッサ１０２によって実行されるときに、図４に示すステップＳＴ１からステップＳＴ６までの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ１０３を備える。これらのプログラムは、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５の手順または方法をコンピュータに実行させる。メモリ１０３は、コンピュータを、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

メモリ１０３には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ−ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどが該当する。

デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１、放熱電力推定部１３２、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５の機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、デューティ比推定部１３０、消費電力推定部１３１および放熱電力推定部１３２は専用のハードウェアである処理回路１０１で機能を実現し、温度変化量推定部１３３、時定数推定部１３４および温度推定部１３５は、プロセッサ１０２がメモリ１０３に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって機能を実現する。
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせにより上記機能を実現することができる。

以上のように、実施の形態１に係る温度推定装置１３において、駆動デューティ比Ｄおよびモータ２の雰囲気温度Ｔ_０に基づいて、コイル部への通電に対する雰囲気温度Ｔ_０の影響を考慮した駆動デューティ比Ｄ’を推定し、駆動デューティ比Ｄ’でコイル部へ通電したときのモータ２の消費電力Ｐ、コイル部の放熱を伴うモータ２の消費電力Ｐｚ、両者の電力差ΔＰ、コイル部の温度時定数τｓおよびコイル部の温度時定数の時間における温度変化量ΔＴを推定し、これらの推定値およびコイル部の温度変化量の前回値ΔＴ_ｎ−１に基づいて、雰囲気温度Ｔ_０からのコイル部の温度変化量ΔＴ_ｎを推定する。これにより、電流センサを用いずに、モータ２のコイル温度を推定することができる。さらに、従来の温度推定装置よりも高精度にコイル温度を推定することが可能である。

実施の形態１に係る温度推定装置１３において、車両に搭載されたエンジンの冷却水の温度を雰囲気温度として使用する。車両には、冷却水の温度を検出する温度センサが搭載されていることから、温度推定装置１３は、雰囲気温度Ｔ_０を検出する温度センサが不要である。

実施の形態１に係るモータ制御装置１は、駆動回路１０、電圧検出回路１２、温度推定装置１３、判定部１４およびデューティ比変更部１５を備えるので、温度推定装置１３によって推定されたコイル温度Ｔ_ｎに応じた高精度のモータ制御を行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

本発明に係る温度推定装置は、電流センサを用いずに、モータのコイル温度を推定することができるので、例えば、車両に搭載されたアクチュエータを駆動させるモータに利用可能である。

１ モータ制御装置、２ モータ、３ 直流電源、１０ 駆動回路、１１ ブリッジ回路、１２ 電圧検出回路、１３ 温度推定装置、１４ 判定部、１５ デューティ比変更部、１００ 入出力インタフェース、１０１ 処理回路、１０２ プロセッサ、１０３ メモリ、１３０ デューティ比推定部、１３１ 消費電力推定部、１３２ 放熱電力推定部、１３３ 温度変化量推定部、１３４ 時定数推定部、１３５ 温度推定部。

Claims (4)

1. モータを構成するコイル部への通電間隔に対応する駆動デューティ比および前記モータの雰囲気温度に基づいて、前記コイル部への通電に対する前記雰囲気温度の影響を考慮した駆動デューティ比を推定するデューティ比推定部と、
   前記モータへの供給電圧および前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比に基づいて、前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比で前記コイル部へ通電した前記モータの消費電力を推定する消費電力推定部と、
   前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比、前記モータへの供給電圧および前回に推定された前記コイル部の温度変化量に基づいて、前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比で通電した前記コイル部の放熱を伴う前記モータの消費電力を推定する放熱電力推定部と、
   前記消費電力推定部によって推定された前記モータの消費電力に基づいて、前記コイル部の温度時定数の時間における温度変化量を推定する温度変化量推定部と、
   前記消費電力推定部によって推定された前記モータの消費電力と前記放熱電力推定部によって推定された消費電力との電力差に基づいて、前記コイル部の温度時定数を推定する時定数推定部と、
   前記温度変化量推定部によって推定された前記コイル部の温度変化量、前記時定数推定部によって推定された温度時定数、前記電力差、および前回に推定された前記コイル部の温度変化量に基づいて、前記雰囲気温度からの前記コイル部の温度変化量を推定する温度推定部と、
   を備えたことを特徴とする温度推定装置。
2. 車両に搭載されたエンジンの冷却水の温度を前記雰囲気温度として使用すること
   を特徴とする請求項１記載の温度推定装置。
3. 駆動デューティ比に応じて前記モータへの通電をパルス幅変調制御する駆動回路と、
   前記モータへの供給電圧を検出する電圧検出回路と、
   請求項１または請求項２記載の温度推定装置と、
   温度推定装置によって推定された前記コイル部の温度が正常な温度であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部による前記コイル部の温度の判定結果に基づいて、前記駆動回路によるパルス幅変調制御に用いられる駆動デューティ比を変更するデューティ比変更部と、
   を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
4. デューティ比推定部が、モータを構成するコイル部への通電間隔に対応する駆動デューティ比および前記モータの雰囲気温度に基づいて、前記コイル部への通電に対する前記雰囲気温度の影響を考慮した駆動デューティ比を推定するステップと、
   消費電力推定部が、前記モータへの供給電圧および前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比に基づいて、前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比で前記コイル部へ通電した前記モータの消費電力を推定するステップと、
   放熱電力推定部が、前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比、前記モータへの供給電圧および前回に推定された前記コイル部の温度変化量に基づいて、前記デューティ比推定部によって推定された駆動デューティ比で通電した前記コイル部の放熱を伴う前記モータの消費電力を推定するステップと、
   温度変化量推定部が、前記消費電力推定部によって推定された前記モータの消費電力に基づいて、前記コイル部の温度時定数の時間における温度変化量を推定するステップと、
   時定数推定部が、前記消費電力推定部によって推定された前記モータの消費電力と前記放熱電力推定部によって推定された消費電力との電力差に基づいて、前記コイル部の温度時定数を推定するステップと、
   温度推定部が、前記温度変化量推定部によって推定された前記コイル部の温度変化量、前記時定数推定部によって推定された温度時定数、前記電力差、および前回に推定された前記コイル部の温度変化量に基づいて、前記雰囲気温度からの前記コイル部の温度変化量を推定するステップと、
   を備えたことを特徴とする温度推定方法。

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