JP6954092B2 - 過熱検出装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、過熱検出装置に関する。

従来、例えば、自動車等の車両では、モータが人によるステアリングホイールの操作をサポートする電動パワーステアリング装置が使用されている。このモータは、ステータに設けられたコイルに通電することでロータが回転する。そして、モータは、コイルに通電すると、コイルが発熱してモータに蓄熱される。このため、モータが過熱状態になる前にモータの温度を下げる過熱制限制御が必要であった。

この過熱制限制御として、蓄熱によって、モータにおいて最も熱に弱い最弱部位に影響を与えないように、モータの温度が最弱部位の耐熱温度を超えないようにしていた。具体的には、コイルの温度が最弱部位の耐熱温度以上となった場合には、例えば、コイルへの通電を停止する、あるいはコイルへの通電量を制限することで、コイルの温度を下げて、最弱部位の温度が耐熱温度を超えないように制御していた。あるいは、このような制御をしないまでも、車両の運転者に対し、コイルへの通電量を制限するために、車両の速度を低下させることを促すメッセージや、ステアリングホイールを過剰に切る動作を止めることを促すメッセージを報知していた。

特開２０１０−１４８３２２号公報

しかしながら、コイルの温度が最弱部位の耐熱温度に達しても、実際には最弱部位の温度が耐熱温度まで上昇していないことがあり、最弱部位に影響を与えるまでまだ余裕がある段階でモータの過熱制限制御を行っていた。

本発明の実施形態に係る過熱検出装置は、ロータとステータを有するモータの前記ステータに設けられたコイルの温度と、温度の影響を最も受けやすい前記モータ内の最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度を取得する温度取得部と、前記温度取得部が取得した前記コイルの温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度とに基づいて、前記コイルと前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位とが熱均衡となる温度を推定する熱均衡温度推定部と、前記熱均衡温度推定部が推定した前記熱均衡となる温度が予め定められた第１閾値以上となった場合に所定の制御を行う制御部と、を備える。これにより、コイルの温度が最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の耐熱温度以上となった時点で、コイルへの通電を停止、あるいはコイルへの通電量を制限しなくてもよく、モータの商品性を向上させることができる。

また、本発明の実施形態に係る過熱検出装置において、前記制御部は、前記所定の制御として、前記モータのトルクを制限する制御を行う。これにより、熱均衡温度推定部が推定した前記熱均衡となる温度が予め定められた第１閾値以上となった場合に、自動でモータのトルクを制限することができる。

また、本発明の実施形態に係る過熱検出装置において、前記熱均衡温度推定部は、前記温度取得部が取得した前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の耐熱温度との温度差に基づいて、前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位が前記耐熱温度に達するまでに前記コイルから受け入れ可能な第１受入熱量を算出する第１受入熱量算出部と、前記温度取得部が取得した前記コイルの温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度との温度差に基づいて、前記コイルから前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位に伝熱しうる伝導熱量を算出する伝導熱量算出部と、を備え、前記第１受入熱量算出部が算出した第１受入熱量と前記伝導熱量算出部が算出した伝導熱量とに基づいて前記熱均衡となる温度を推定する。これにより、コイルの温度が最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の耐熱温度以上となった時点で、コイルへの通電を停止、あるいはコイルへの通電量を制限しなくてもよく、モータの商品性を向上させることができる。

また、本発明の実施形態に係る過熱検出装置は、前記熱均衡温度推定部は、前記温度取得部が取得した前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の前記耐熱温度より低い警告温度との温度差に基づいて、前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位が前記警告温度に達するまでに前記コイルから受け入れ可能な第２受入熱量を算出する第２受入熱量算出部、を備え、前記第２受入熱量算出部が算出した第２受入熱量と前記伝導熱量算出部が算出した伝導熱量とに基づいて前記熱均衡となる温度を推定し、前記制御部は、前記熱均衡温度推定部が推定した前記熱均衡となる温度が予め定められた前記第１閾値より低い第２閾値以上となった場合に前記モータの温度を低下させることを促すメッセージを報知する。これにより、モータの温度がさほど上昇しない段階で、車両の運転者に対して、前記モータの温度を低下させることを促すメッセージを報知することができる。

また、本発明の実施形態に係る過熱検出装置において、前記伝導熱量算出部は、取得した前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度が所定温度以下の場合に、コイル耐熱温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度との温度差に基づいて、前記第１受入熱量を算出する。これにより、コイルの温度がコイル耐熱温度以上に上昇することを防止することができる。

また、本発明の実施形態に係る過熱検出装置において、前記最弱部位は、前記ロータに設けられたマグネットである。そのため、モータの温度上昇によるマグネットの減磁を防止することができる。

図１は、実施形態に係る過熱検出装置のハードウェア概略構成を示すハードウェアブロック図である。 図２は、モータの構造の一例を示す模式図である。 図３は、モータにおける熱伝導の過程を示す説明図である。 図４は、過熱検出装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 図５は、コイルの温度およびステータの温度による、コイル過熱警告閾値およびコイル過熱異常閾値の変化を示すグラフである。 図６は、過熱検出装置の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。実施形態は、本発明を、車両に搭載された電動パワーステアリング装置の駆動用モータの過熱検出装置に適用した例として説明する。また、実施形態は、ロータに設けられたマグネットをモータ内の最弱部位の一例として説明する。また、ステータは、最弱部位であるマグネットの近傍に位置しているため、ステータは最弱部位の近傍の部位に該当する。

まず、過熱検出装置のハードウェア概略構成について説明する。図１は、過熱検出装置１０のハードウェア概略構成を示すハードウェアブロック図である。図１に示すように、過熱検出装置１０は、モータの過熱制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、電動パワーステアリング駆動用のモータ３０（以下、単に「モータ３０」という）とを備える。

ＥＣＵ２０は、図１に非図示の、車両のステリングホイールの動作状態と車両の速度を検出して、ステアリングホイールの動作状態に応じて、モータ３０の回転状態を制御することによって、ステリングホイールに対して適切なアシスト力を発揮させる。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３と、メモリ部２４とを備える。ＣＰＵ２１は、各種演算を行う。ＲＯＭ２２は、不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムを記憶する制御プログラム部２１１等を有する。ＲＡＭ２３は、制御プログラム部２１１に記憶されている制御プログラムを展開するとともに、ＣＰＵ２１が演算処理に用いる各種データを一時的に記憶する。メモリ部２４は、書き換え可能な不揮発性の記憶部であって、温度記憶部２４１を有する。温度記憶部２４１は、直近の後述するコイルの温度を記憶する。

また、ＥＣＵ２０は、温度センサ２５、モータドライバ２６、電流センサ２７、出力装置２８を備える。温度センサ２５は、例えば、サーミスタ、熱電対等で構成され、ＥＣＵ２０内の温度を測定する。モータドライバ２６は、モータ３０の駆動信号を生成してモータ３０に供給し、モータ３０の回転を制御する。このモータ３０は、例えば、３相のブラシレスモータが使用される。モータドライバ２６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor）等の電力制御素子によって構成される。電流センサ２７は、モータドライバ２６に流れる電流値を検出する。ＥＣＵ２０において、ＣＰＵ２１は、電流センサ２７が検出した、モータドライバ２６に流す電流値を検出してモニタする。そして、ＣＰＵ２１は、当該電流値に基づいて、モータドライバ２６が生成するモータ３０の駆動信号を制御する。出力装置２８は、例えば、車両の内部に設けられた、運転者に情報を視覚的に表示する表示部である。出力装置２８は、例えば運転者に音声を用いて運転者に情報を報知するスピーカーであってもよい。

次にモータ３０の構造について説明する。実施形態では、モータ３０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。図２は、モータの構造の一例を示す模式図である。

モータ３０は、略円柱形状のケース３０１内に、Ｓ極およびＮ極の永久磁石のマグネット３０７を備えるロータ３０５と、当該ロータ３０５に回転力を与えるための磁界を発生させるステータ３０２とを備える。ロータ３０５は、モータ３０の回転軸であるシャフト３０６に固定されており、シャフト３０６を回転中心としてマグネット３０７とともに回転する。ステータ３０２は、ケース３０１に固定されており、例えば鉄で形成されている。ステータ３０２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の円弧状に形成されたコイル３０４Ｕ、３０４Ｖ、３０４Ｗを備える。以降コイル３０４Ｕ、３０４Ｖ、３０４Ｗを総称してコイル３０４という。

また、ステータ３０２は、コイル３０４の外周部を覆うインシュレータ３０３を有する。具体的には、コイル３０４Ｕを覆うインシュレータ３０３Ｕ、コイル３０４Ｖを覆うインシュレータ３０３Ｖ、コイル３０４Ｗを覆うインシュレータ３０３Ｗである（図３を参照）。なお、インシュレータ３０３Ｕ、インシュレータ３０３Ｖ、インシュレータ３０３Ｗを総称してインシュレータ３０３という。インシュレータ３０３は、コイル３０４を囲んでコイル３０４とステータ３０２との間の絶縁状態を維持する部材であり、樹脂等で形成される。

このように形成されたモータ３０において、モータドライバ２６からコイル３０４に電流を流すことにより、ステータ３０２は磁界を発生させ、発生した磁界によりロータ３０５に回転力が与えられ、ロータ３０５は回転する。

次に、モータ３０において、コイル３０４で発生した熱がモータ３０全体に伝導する過程について説明する。図３は、モータ３０における熱伝導の過程を示す説明図である。図３に示すように、３相のコイル３０４Ｕ、３０４Ｖ、３０４Ｗには、モータドライバ２６から電力が供給され、それぞれのコイル３０４に電流が流れる。コイル３０４に電流が流れることでコイル３０４に熱が発生する。熱が発生するとコイル３０４の温度が上昇する。コイル３０４に発生する熱の熱量は、コイル３０の抵抗値とコイル３０４に流れる電流値に基づいて算出できる。

コイル３０４で発生した熱は、コイル３０４と接しているそれぞれの相のインシュレータ３０３に伝導し、インシュレータ３０３は蓄熱する。蓄熱したインシュレータ３０３は温度が上昇する。インシュレータ３０３は、前述のように樹脂等で形成された部材であるため、最弱部位であるマグネット３０７ほどではないものの、それほど耐熱性はよくなく、インシュレータ３０３が所定の温度以上となると溶融して、コイル３０４とステータ３０２との絶縁状態が維持できなくなる可能性がある。

また、インシュレータ３０３に蓄熱した熱は、インシュレータ３０３と接触しているステータ３０２で伝導し、ステータ３０２は蓄熱する。蓄熱したステータ３０２は温度が上昇する。また、ステータ３０２に蓄熱した熱は、ステータ３０２と接触しているケース３０１に伝導し、ケース３０１は蓄熱する。蓄熱したケース３０１は温度が上昇する。ケース３０１に蓄熱された熱は外気に伝導する。

なお、コイル３０４からインシュレータ３０３に伝導する熱の熱量は、コイル３０４に蓄積された熱量と、インシュレータ３０３の温度、熱容量、およびコイル３０４、インシュレータ３０３間の熱伝達係数によって定められる。同様に、インシュレータ３０３からステータ３０２に伝導する熱の熱量は、インシュレータ３０３に蓄積された熱量と、ステータ３０２の温度、熱容量、およびステータ３０２、インシュレータ３０３間の熱伝達係数によって定められる。同様に、ステータ３０２からケース３０１に伝導する熱の熱量は、ステータ３０２に蓄積された熱量と、ケース３０１の温度、熱容量、およびステータ３０２、ケース３０１間の熱伝達係数によって定められる。

また、ステータ３０２に蓄積した熱は、ステータ３０２とロータ３０５間（ギャップ）の空気層を介してロータ３０５に伝導し、ロータ３０５は蓄熱する。蓄熱したロータ３０５は温度が上昇する。ロータ３０５に蓄熱された熱は、ロータ３０５内に埋め込まれているマグネット３０７に伝導し、マグネット３０７は蓄熱する。蓄熱したマグネット３０７は温度が上昇する。また、ロータ３０５に蓄熱された熱は、ロータ３０５と一体的に形成されているシャフト３０６に伝導し、シャフト３０６は蓄熱する。蓄熱したシャフト３０６は温度が上昇する。

なお、コイル３０４で発生した熱の、最弱部位であるマグネット３０７や最弱部位の近傍の部位であるステータ３０２への移動が完了した状態を熱均衡という。

ここで、マグネット３０７の温度がある決まった温度以上となると、マグネット３０７の磁力が弱まる減磁という現象が起きる。この減磁は不可逆的な現象であるため、一旦減磁された磁力は元に戻らない。そのため、マグネット３０７の温度を減磁の現象が起き始める臨界温度以上とならないようにすることが必要である。それ故、モータ３０において、マグネット３０７が、温度の影響を最も受けやすい最弱部位とされる。

実施形態では、マグネット３０７の温度が減磁を起こす臨界温度となる場合の、マグネット３０７の近傍の部材であるステータ３０２の予め定められた温度をステータ耐熱温度（第１閾値：例えば１２０°Ｃである）とし、ステータ３０２がステータ耐熱温度以上とならないように制御することで、結果としてマグネット３０７の温度を臨界温度以下として、減磁を起こさないように制御する。

そのために、ＥＣＵ２０は、ステータ３０２がステータ耐熱温度になるまでに受け入れ可能な熱量（後述する第１受入熱量）に基づいて、コイル３０４からステータ３０２に伝導する熱量（後述する伝導熱量）が第１受入熱量以上とならないような制御を実行する。

また、ＥＣＵ２０は、ステータ３０２の温度がステータ耐熱温度より低い温度であるがステータ耐熱温度に比較的近い高温である警告温度である予め定められたステータ警告温度（第２閾値：例えば１１０°Ｃ）になるまでに受け入れ可能な熱量（後述する第２受入熱量）に基づいて、伝導熱量が第２受入熱量以上とならないように制御することで、結果としてマグネット３０７の温度が臨界温度になることを未然に防止するような制御を実行する。

ここからは、過熱検出装置１０の機能的構成について説明する。図４は、過熱検出装置１０の機能的構成の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、過熱検出装置１０のＥＣＵ２０は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２の制御プログラム部２２１に記憶している制御プログラムをＲＡＭ２３に展開して実行することにより、温度推定部２０１、コイル過熱警告閾値演算部２０２、コイル過熱異常閾値演算部２０３、判断部２０４、報知部２０５、トルク制御部２０６として機能する。

温度推定部２０１は、コイル３０４の抵抗値と、電流センサ２７が計測したモータドライバ２６からモータ３０に通電した電流値と、温度記憶部２４１に記憶したコイル３０４の温度に基づいて、コイル３０４の温度を推定する（取得する）。温度記憶部２４１には、モータ３０が前回駆動した際に推定したコイル３０４の温度が記憶されている。また、温度推定部２０１は、温度センサ２５が測定した温度に基づいて、ステータ３０２の温度を推定する（取得する）。温度推定部２０１は、温度取得部に該当する。

コイル過熱異常閾値演算部２０３は、推定したステータ３０２の温度に基づいてコイル過熱異常閾値を算出する。ここで、コイル過熱異常閾値とは、ステータ３０２の温度がステータ耐熱温度となるまでに上昇していいコイル３０４の温度をいう。すなわち、コイル過熱異常閾値とは、ステータ３０２の温度とステータ耐熱温度の温度差に基づいて、ステータ３０２がステータ耐熱温度に達するまでにコイル３０４が上昇していい温度をいう。

換言すれば、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、推定したコイル３０４の温度とステータ３０２の温度に基づいて、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡となる温度を推定し、推定した熱均衡となる温度とステータ耐熱温度とに基づいて、コイル過熱異常閾値を算出する。すなわち、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、熱均衡温度推定部に該当する。

具体的に説明する。まず、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、第１受入熱量を、ステータ３０２の熱容量と、ステータ３０２の温度とステータ耐熱温度の温度差に基づいて次式で算出する。
第１受入熱量＝（ステータ耐熱温度−ステータ３０２の温度）×ステータ熱容量）
また、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、伝導熱量を、コイルの熱容量と、コイル過熱異常閾値とステータ３０２の温度の温度差に基づいて次式で算出する。
伝導熱量＝（コイル過熱異常閾値−ステータ３０２の温度）×コイル熱容量）

そして、伝導熱量が第１受入熱量未満であれば、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡の状態となっても、ステータ３０２の温度はステータ耐熱温度以上とはならない。逆を言うと、伝導熱量が第１受入熱量以上であれば、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡の状態となった場合に、ステータ３０２の温度はステータ耐熱温度以上となる。そのため、ステータ３０２の温度がステータ耐熱温度以上とはならないためのコイル過熱異常閾値は、第１受入熱量＝伝導熱量となる式で算出される。すなわち、上述の第１受入熱量と伝導熱量の式を、第１受入熱量＝伝導熱量の関係として当てはめると、
コイル過熱異常閾値（°Ｃ）＝ステータ耐熱温度×（ステータ熱容量／コイル熱容量）＋ステータ温度×（１−（ステータ熱容量／コイル熱容量））・・・（式１）
である。

なお、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、コイル過熱異常閾値を算出する際に、第１受入熱量と伝導熱量を算出する式を使用しているため、第１受入熱量算出部および伝導熱量算出部に該当する。

コイル過熱警告閾値演算部２０２は、推定したステータ３０２の温度に基づいてコイル過熱警告閾値を算出する。ここで、コイル過熱警告閾値とは、ステータ３０２の温度がステータ耐熱温度より低い温度であるがステータ耐熱温度に比較的近い警告温度であるステータ警告温度（例えば１１０°Ｃ）になるまでに上昇していいコイル３０４の温度をいう。すなわち、コイル過熱警告閾値とは、ステータ３０２の温度とステータ警告温度の温度差に基づいて、ステータ３０２がステータ警告温度に達するまでにコイル３０４が上昇していい温度をいう。

換言すれば、コイル過熱警告閾値演算部２０２は、推定したコイル３０４の温度とステータ３０２の温度に基づいて、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡となる温度を推定し、推定した熱均衡となる温度とステータ警告温度とに基づいて、コイル過熱警告閾値を算出する。すなわち、コイル過熱警告閾値演算部２０２は、熱均衡温度推定部に該当する。

具体的に説明する。まず、コイル過熱警告閾値演算部２０２は、第２受入熱量を、ステータ３０２の熱容量とステータ３０２の温度とステータ警告温度の温度差に基づいて次式で算出する。
第２受入熱量＝（ステータ警告温度−ステータ３０２の温度）×ステータ熱容量）
また、コイル過熱警告閾値演算部２０２は、伝導熱量を、次式で算出する。
伝導熱量＝（コイル過熱異常閾値−ステータ３０２の温度）×コイル熱容量）

そして、伝導熱量が第２受入熱量未満であれば、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡の状態となっても、ステータ３０２の温度はステータ警告温度以上とはならない。逆を言うと、伝導熱量が第２受入熱量以上であれば、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡の状態となった場合に、ステータ３０２の温度はステータ警告温度以上となる。そのため、ステータ３０２の温度がステータ警告温度以上とはならないためのコイル過熱警告閾値は、第２受入熱量＝伝導熱量となる式で算出される。すなわち、上述の第２受入熱量と伝導熱量の式を、第２受入熱量＝伝導熱量の関係として当てはめると、
コイル過熱警告閾値（°Ｃ）＝ステータ警告温度×（ステータ熱容量／コイル熱容量）＋ステータ温度×（１−（ステータ熱容量／コイル熱容量））・・・（式２）

なお、コイル過熱警告閾値演算部２０２は、コイル過熱警告閾値を算出する際に、第２受入熱量と伝導熱量を算出する式を使用しているため、第２受入熱量算出部および伝導熱量算出部に該当する。

次に、コイル過熱異常閾値の推移を示すグラフＡ、およびコイル過熱警告閾値の推移を示すグラフＢについて説明する。図５は、コイル過熱警告閾値およびコイル過熱異常閾値の推移を示すグラフである。

グラフＡは、コイル過熱異常閾値の推移を表すグラフである。グラフＡにおいて、ステータ３０２の温度が約９５°Ｃの場合はコイル過熱異常閾値は約１９０°Ｃである。これは、ステータ３０２の温度が約９５°Ｃの場合は、コイル３０４の温度が１９０°Ｃ以上となると、熱伝導によってステータ３０２の温度がステータ耐熱温度（１２０°Ｃ）以上となる可能性がある閾値であることを示す。すなわち、ステータ３０２の温度が約９５°Ｃの場合は、コイル３０４の温度が１９０°Ｃまでは上昇してもステータ３０２の温度はステータ耐熱温度以上とはならないことを示す。同様に、ステータ３０２の温度が約１００°Ｃの場合はコイル過熱異常閾値は約１８０°Ｃであり、ステータ３０２の温度が約１１０°Ｃの場合はコイル過熱異常閾値は約１５０°Ｃであり、ステータ３０２の温度が約１２０°Ｃの場合はコイル過熱異常閾値は約１２０°Ｃである。すなわち、コイル３０４の温度がコイル過熱異常閾値までであれば、ステータ３０２の温度はステータ耐熱温度以上とはならないといえる。そして、グラフＡにおいて、ステータ３０２の温度が約９５°Ｃから約１２０°Ｃ（すなわちステータ耐熱温度）の間のグラフＡ１は、直線的に右下がりのグラフである。すなわち、約９５°Ｃから約１２０°Ｃの間は、ステータ３０２の温度が上昇するにつれてコイル過熱異常閾値は下降する。このグラフＡ１におけるコイル過熱異常閾値は、式１に基づいて算出する。

一方、グラフＡにおいて、ステータ３０２の温度が比較的低い約７０°Ｃから約９５°Ｃ（所定温度以下）の範囲のグラフＡ２は、コイル過熱異常閾値はいずれも約１９０°Ｃの一定値である。１９０°Ｃは、コイル３０４の被膜およびインシュレータ３０３が溶解する可能性がある温度、またはその温度に近い温度であるコイル耐熱温度である。そのため、コイル耐熱温度をコイル過熱異常閾値としている。このように、コイル過熱異常閾値の推移を表すグラフＡは、ステータ３０２の温度が上昇するとコイル過熱異常閾値は下降する値を閾値とするグラフＡ１と、ステータ３０２の温度に係わらず一定温度であるコイル耐熱温度をコイル過熱異常閾値とするグラフＡ２とを有する。

コイル過熱異常閾値演算部２０３は、グラフＡ１の領域については、式１を用いてコイル過熱異常閾値を算出する。また、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、グラフＡ２の領域については、式１を用いることなく、コイル耐熱温度をコイル過熱異常閾値とする。

また、グラフＢは、コイル過熱警告閾値の推移を表すグラフである。グラフＢにおいて、ステータ３０２の温度が約８５°Ｃの場合はコイル過熱警告閾値は約１８０°Ｃであり、ステータ３０２の温度が約９０°Ｃの場合はコイル過熱警告閾値は約１７０°Ｃであり、ステータ３０２の温度が約１００°Ｃの場合はコイル過熱警告閾値は約１４０°Ｃであり、ステータ３０２の温度が約１１０°Ｃの場合はコイル過熱警告閾値は約１１０°Ｃである。すなわち、コイル３０４の温度がコイル過熱警告閾値までであれば、ステータ３０２の温度がステータ警告温度以上とはならないといえる。そして、グラフＢにおいて、ステータ３０２の温度が約８５°Ｃから約１１０°Ｃ（すなわちステータ警告温度）の間のグラフＢ１は、直線的に右下がりのグラフである。すなわち、約８５°Ｃから約１１０°Ｃの間は、ステータ３０２の温度が上昇するにつれてコイル過熱警告閾値は下降する。なお、グラフＢ１におけるコイル過熱警告閾値は、式２に基づいて算出する。

一方、グラフＢにおいて、ステータ３０２の温度が約７０°Ｃから約８５°ＣのグラフＢ２は、コイル過熱警告閾値はいずれも約１８０°Ｃの一定値である。１８０°Ｃは、コイル耐熱温度より一定の温度だけ低い所定の温度である。この温度は、コイル３０４の温度が異常に高いことを運転者に報知するコイル警告温度である。そのため、コイル警告温度をコイル過熱警告閾値としている。このように、コイル過熱警告閾値の推移を表すグラフＢは、ステータ３０２の温度が上昇するとコイル過熱警告閾値が下降する値を閾値とするグラフＢ１と、一定温度であるコイル警告温度を閾値とするグラフＢ２とを有する。

コイル過熱警告閾値演算部２０２は、グラフＡＢの領域については、式２を用いてコイル過熱警告閾値を算出する。また、コイル過熱警告閾値演算部２０２は、グラフＢ２の領域については、式２を用いることなく、コイル警告温度をコイル過熱警告閾値とする。

判断部２０４は、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度とコイル過熱警告閾値演算部２０２が算出したコイル過熱警告閾値に基づいて、運転者に対して警告を報知するか否かを判断する。具体的には、判断部２０４は、温度推定部２０１推定したコイル３０４の温度が、コイル過熱警告閾値より低い温度であれば（すなわち、伝導熱量が第２受入熱量より小さければ）、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡の状態となっても、ステータ３０２の温度がステータ警告温度以上となることはないため、運転者に対して警告を報知しないと判断する。一方、判断部２０４は、温度推定部２０１推定したコイル３０４の温度が、コイル過熱警告閾値以上の温度であれば（すなわち、伝導熱量が第２受入熱量以上であれば）、ステータ３０２の温度がステータ警告温度以上となる恐れがあるため、運転者に対して警告を報知すると判断する。

また、判断部２０４は、温度推定部２０１推定したコイル３０４の温度とコイル過熱異常閾値演算部２０３が算出したコイル過熱異常閾値に基づいて、運転者に対して警告を報知するか否かを判断する。また、判断部２０４は、温度推定部２０１推定したコイル３０４の温度とコイル過熱異常閾値演算部２０３が算出したコイル過熱異常閾値に基づいて、モータ３０のトルクを制限する制御、またはモータ３０を停止する制御を行うかを判断する。具体的には、判断部２０４は、温度推定部２０１推定したコイル３０４の温度が、コイル過熱異常閾値より低い温度であれば（すなわち、伝導熱量が第１受入熱量より小さければ）、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡の状態となっても、ステータ３０２の温度はステータ耐熱温度以上にはならないため、運転者への報知やトルク制御はしないと判断する。一方、判断部２０４は、温度推定部２０１推定したコイル３０４の温度が、コイル過熱異常閾値以上の温度であれば（すなわち、伝導熱量が第１受入熱量以上であれば）、ステータ３０２の温度がステータ耐熱温度以上となる恐れがあるため、運転者に対して警告の報知やトルク制御を行うと判断する。

報知部２０５は、判断部２０４がコイル過熱警告閾値に基づいて判断部２０４が運転者に対して警告を報知すると判断した場合に、出力装置２８に、モータ３０の温度を低下させることを促すメッセージを報知する。メッセージは、モータ３０の温度を低下させるために、車両のスピードを低減させる、あるいは車両を停止させることを促す警告であることが望ましい。また、メッセージは、音声案内や音声アラームを用いてもよい。表示と音声を併用したメッセージでもよい。また、報知部２０５は、判断部２０４がコイル過熱異常閾値に基づいて判断部２０４が運転者に対して警告を報知すると判断した場合に、出力装置２８に、モータ３０の温度を低下させることを促すメッセージを報知する。この報知は、車両のスピードを低減させる、あるいは車両を停止させることを促す警告の報知でもいいが、運転者に危険が差し迫っていることをより強く伝えるメッセージであることが望ましい。

トルク制御部２０６は、判断部２０４がモータ３０のトルクを制限する制御、またはモータ３０を停止する制御を行うと判断した場合に、モータ３０のトルクを制限して車両を減速させる、または車両を停止する制御を実行する。具体的には、トルク制御部２０６は、モータドライバ２６に流れる電流を制御して、モータ３０のコイル３０４に流れる電流量を減らすかゼロにすることで、モータ３０のトルクを制限し、モータ３０を減速または停止させる。判断部２０４、報知部２０５、トルク制御部２０６は、制御部に該当する。

次に、過熱検出装置１０の制御処理について説明する。図６は、過熱検出装置１０の制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、ＥＣＵ２０は、運転者がステアリングホイールを操作することで、電動パワーステアリング装置が起動したか否かを判断する（ステップＳ１１）。電動パワーステアリング装置が起動したと判断した場合には（ステップＳ１１のＹｅｓ）、温度推定部２０１、コイル３０４の温度を推定する（ステップＳ１２）。次に、温度推定部２０１は、ステータ３０２の温度を推定する（ステップＳ１３）。次に、コイル過熱警告閾値演算部２０２は、式２に基づいて、コイル過熱警告閾値を算出する（ステップＳ１４）。次に、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、式１に基づいて、コイル過熱異常閾値を算出する（ステップＳ１５）。

次に、判断部２０４は、算出したコイル過熱警告閾値およびコイル過熱異常閾値に基づいて、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度がコイル過熱異常閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。判断部２０４が、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度がコイル過熱異常閾値以上であると判断した場合には（ステップＳ１６のＹｅｓ）、報知部２０５は、出力装置２８を駆動して、所定の制御として、運転者に対して、モータ３０の温度を低下させることを促すメッセージを報知する（ステップＳ２０）。このメッセージは、運転者に危険が差し迫っていることを強く伝えるメッセージであることが望ましい。また、判断部２０４が、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度がコイル過熱異常閾値以上であると判断した場合には（ステップＳ１６のＹｅｓ）、トルク制御部２０６は、所定の制御として、モータ３０のトルクを制限して車両を減速させる、または車両を停止する制御を実行する（ステップＳ２０）。そしてＥＣＵ２０は、処理を終了して、スタートに戻る。

また、判断部２０４が、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度がコイル過熱異常閾値以上ではないと判断した場合には（ステップＳ１６のＮｏ）、次に判断部２０４は、温度推定部２０１が推定したステータ３０２の温度がステータ耐熱温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。判断部２０４が、温度推定部２０１が判断したステータ３０２の温度がステータ耐熱温度以上であると判断した場合には（ステップＳ１７のＹｅｓ）、報知部２０５は、所定の制御として、上述のような、モータの温度を低下させることを促すメッセージの報知する（ステップＳ２０）。また、判断部２０４が、温度推定部２０１が推定したステータ３０２の温度がステータ耐熱温度以上であると判断した場合には（ステップＳ１７のＹｅｓ）、トルク制御部２０６は、所定の制御として、モータ３０のトルクを制限して車両を減速や停止させる制御を実行する（ステップＳ２０）。そしてＥＣＵ２０は、処理を終了して、スタートに戻る。

また、温度推定部２０１が推定したステータ３０２の温度がステータ耐熱温度以上ではないと判断した場合には（ステップＳ１７のＮｏ）、判断部２０４は、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度が、コイル過熱警告閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。判断部２０４が、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度がコイル過熱警告閾値以上であると判断した場合には（ステップＳ１８のＹｅｓ）、報知部２０５は、出力装置２８を駆動して、運転者に対して、モータ３０の温度を低下させることを促すメッセージを報知する（ステップＳ１９）。そしてＥＣＵ２０は、処理を終了してスタートに戻る。また、判断部２０４が、温度推定部２０１が推定したコイル３０４の温度がコイル過熱警告閾値以上ではないと判断した場合には（ステップＳ１８のＮｏ）、ＥＣＵ２０は、処理を終了してスタートに戻る。

また、ステップＳ１１において、電動パワーステアリング装置の起動ではないと判断した場合には（ステップＳ１１のＮｏ）、次にＥＣＵ２０は、電動パワーステアリング装置が動作を停止したか否かを判断する（ステップＳ２１）。ＥＣＵ２０が電動パワーステアリング装置が動作を停止したと判断した場合には（ステップＳ２１のＹｅｓ）、ＥＣＵ２０は、動作を停止した時点でのケース３０１、ステータ３０２、コイル３０４等の全ての部位の推定した温度を温度記憶部２４１に記憶する（ステップＳ２２）。そしてＥＣＵ２０は、処理を終了してスタートに戻る。また、ＥＣＵ２０が電動パワーステアリング装置の動作の停止ではないと判断した場合には（ステップＳ２１のＮｏ）、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１に戻る。

このような実施形態の過熱検出装置によれば、温度推定部２０１が、ロータ３０５とステータ３０２を有するモータ３０のステータ３０２に設けられたコイル３０４の温度と、温度の影響を最も受けやすいマグネット３０７の近傍の部位であるステータ３０２の温度を取得し、コイル過熱異常閾値演算部２０３が、取得したコイル３０４の温度とステータ３０２の温度とに基づいて、コイル３０４とステータ３０２とが熱均衡となる温度を推定し、判断部２０４が、推定した熱均衡となる温度がステータ耐熱温度以上となったことを判断した場合には、報知部２０５またはトルク制御部２０７が、所定の制御を行う。そのため、実施形態の過熱検出装置によれば、コイル３０４の温度がステータ耐熱温度以上となった時点で、コイル３０４への通電を停止、あるいはコイル３０４への通電量を制限しなくてもよく、モータ３０の商品性を向上させることができる。

また、実施形態の過熱検出装置によれば、トルク制御部２０６は、所定の制御として、モータ３０のトルクを制限する制御を行う。これにより、実施形態の過熱検出装置によれば、自動でモータ３０のトルクを制限することができる。

また、実施形態の過熱検出装置によれば、コイル過熱異常閾値演算部２０３が、温度推定部２０１が推定したステータ３０２の温度とステータ３０２の耐熱温度との温度差に基づいて、ステータ３０２が耐熱温度に達するまでにコイル３０４から受け入れ可能な第１受入熱量を算出し、温度取得部２０１が取得したコイル３０４の温度とステータ３０２の温度との温度差に基づいて、コイル３０４からステータ３０２に伝熱しうる伝導熱量を算出し、第１受入熱量と伝導熱量とに基づいて熱均衡となる温度を推定する。そのため、実施形態の過熱検出装置によれば、コイル３０４の温度がステータ耐熱温度以上となった時点で、コイル３０４への通電を停止、あるいはコイル３０４への通電量を制限しなくてもよく、モータ３０の商品性を向上させることができる。

また、実施形態の過熱検出装置によれば、コイル過熱警告閾値演算部２０２が、温度推定部２０１が推定したステータ３０２の温度とステータ３０２の耐熱温度より低いステータ警告温度との温度差に基づいて、ステータ３０２がステータ警告温度に達するまでにコイル３０４から受け入れ可能な第２受入熱量を算出し、温度取得部２０１が取得したコイル３０４の温度とステータ３０２の温度との温度差に基づいて、コイル３０４からステータ３０２に伝熱しうる伝導熱量を算出し、第２受入熱量と伝導熱量とに基づいて熱均衡となる温度を推定する。報知部２０５は、伝導熱量が第２受入熱量以上である場合にモータ３０の温度を低下させることを促すメッセージを報知する。これにより、実施形態の過熱検出装置によれば、モータ３０の温度がさほど上昇しない段階で、運転者に対して、モータ３０の温度を低下させることを促すメッセージを報知することができる。

また、実施形態の過熱検出装置によれば、コイル過熱異常閾値演算部２０３は、取得したステータ３０２の温度が所定温度以下の場合に、コイル耐熱温度とステータ３０２の温度との温度差に基づいて、第１受入熱量を算出する。これにより、実施形態の過熱検出装置によれば、コイル３０４の温度がコイル耐熱温度以上に上昇することを防止することができる。

また、実施形態の過熱検出装置によれば、最弱部位は、一例として、ロータ３０５に設けられたマグネット３０７である。そのため、実施形態の過熱検出装置によれば、温度上昇によるマグネット３０７の減磁を防止することができる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態や変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各実施形態や各変形例の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。

例えば、実施形態では、コイル３０４の温度がコイル過熱異常閾値以上となった場合に、所定の制御として、運転者へのメッセージの報知とモータのトルクを制限する制御を行った。しかしながら、所定の制御として、運転者へのメッセージの報知およびモータのトルクを制限のいずれか一方のみを行うようにしてもよい。

また、実施形態では、コイル３０４とステータ３０２の温度を推定することで、コイル３０４とステータ３０２の温度を取得するようにした。しかしながら、コイル３０４とステータ３０２の温度を測定することで、コイル３０４とステータ３０２の温度を取得するようにしてもよい。

また、実施形態では、マグネット３０７を最弱部位とした。しかしながら、マグネット３０７以外の部位（例えば、インシュレータ３０３）を最弱部位としてもよい。

また、実施形態では、トルク制御やメッセージの報知を所定の制御とした。しかしながら、トルク制御やメッセージの報知以外を所定の制御としてもよい。

実施形態の過熱検出装置１０で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、実施形態の過熱検出装置１０で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、実施形態の過熱検出装置１０で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

また、実施形態の過熱検出装置１０で実行される制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

１０ 過熱検出装置
２０ ＥＣＵ
２１ ＣＰＵ
２５ 温度センサ
２６ モータドライバ
２７ 電流センサ
２８ 出力装置
３０ モータ
２０１ 温度推定部
２０２ コイル過熱警告閾値演算部
２０３ コイル過熱異常閾値演算部
２０４ 判断部
２０５ 報知部
２０６ トルク制御部
２４１ 温度記憶部
３０２ ステータ
３０４ コイル
３０７ マグネット

Claims (6)

1. ロータとステータを有するモータの前記ステータに設けられたコイルの温度と、温度の影響を最も受けやすい前記モータ内の最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度を取得する温度取得部と、
   前記温度取得部が取得した前記コイルの温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度とに基づいて、前記コイルと前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位とが熱均衡となる温度を推定する熱均衡温度推定部と、
   前記熱均衡温度推定部が推定した前記熱均衡となる温度が予め定められた第１閾値以上となった場合に所定の制御を行う制御部と、
   を備えた過熱検出装置。
2. 前記制御部は、前記所定の制御として、前記モータのトルクを制限する制御を行う、
   請求項１に記載の過熱検出装置。
3. 前記熱均衡温度推定部は、前記温度取得部が取得した前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の耐熱温度との温度差に基づいて、前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位が前記耐熱温度に達するまでに前記コイルから受け入れ可能な第１受入熱量を算出する第１受入熱量算出部と、前記温度取得部が取得した前記コイルの温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度との温度差に基づいて、前記コイルから前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位に伝熱しうる伝導熱量を算出する伝導熱量算出部と、を備え、前記第１受入熱量算出部が算出した第１受入熱量と前記伝導熱量算出部が算出した伝導熱量とに基づいて前記熱均衡となる温度を推定する、
   請求項１または２に記載の過熱検出装置。
4. 前記熱均衡温度推定部は、前記温度取得部が取得した前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の前記耐熱温度より低い警告温度との温度差に基づいて、前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位が前記警告温度に達するまでに前記コイルから受け入れ可能な第２受入熱量を算出する第２受入熱量算出部、を備え、前記第２受入熱量算出部が算出した第２受入熱量と前記伝導熱量算出部が算出した伝導熱量とに基づいて前記熱均衡となる温度を推定し、
   前記制御部は、前記熱均衡温度推定部が推定した前記熱均衡となる温度が予め定められた前記第１閾値より低い第２閾値以上となった場合に前記モータの温度を低下させることを促すメッセージを報知する、
   請求項３に記載の過熱検出装置。
5. 前記伝導熱量算出部は、取得した前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度が所定温度以下の場合に、コイル耐熱温度と前記最弱部位または前記最弱部位の近傍の部位の温度との温度差に基づいて、前記第１受入熱量を算出する、
   請求項３または４に記載の過熱検出装置。
6. 前記最弱部位は、前記ロータに設けられたマグネットである、
   請求項１乃至５のいずれか一に記載の過熱検出装置。

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