(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の通電電流を検出する電流検出器およびパワー素子を内蔵した電力変換装置と、上記電流検出器からの検出電流を用いて上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置とを単一の容器内に収納し、車両に搭載して上記電動機の制御を行う車載用電動機制御装置において、
上記電流検出器は抵抗特性を有して上記パワー素子近傍に配置され、
上記電力変換装置は、上記パワー素子の温度を検出し該検出温度で上記電流検出器の温度を兼用するパワー素子温度検出器を備え、
上記制御演算装置は、
信号入力インタフェース回路を構成する電子回路部品の周囲温度を検出する周囲温度検出器と、
該周囲温度と関連付けた上記パワー素子温度検出器の特性データを予め記憶しこれに基づいてパワー素子温度のバラツキ特性を補償してパワー素子温度を算出するパワー素子温度算出手段と、
上記電流検出器の特性バラツキ及び温度変化による特性変動を補償するために、パワー素子温度と検出電流とを関連付けた電流検出特性補償データを予め記憶した格納部と、
上記パワー素子温度と上記電流検出特性補償データ及び上記周囲温度と上記電子回路部品の温度変化による定数変動特性に基づいて上記電流検出器からの検出電流を補正して電流値を算出する電流値算出手段と、
該算出された電流値に基づいて上記パワー素子のスイッチングを制御する駆動信号を演算生成する手段と、
さらに、電動機の制御運転を行う前に、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度に基づいて上記パワー素子のスイッチング動作を調整して上記電流検出器の特性を測定し、予め上記電流検出特性補償データを作成して上記格納部に記憶する電流検出特性補償データ作成手段とを備えたことを特徴とする車載用電動機制御装置。
【請求項２】
上記電流検出特性補償データが上記パワー素子温度に関する補正マップで構成され、上記補正マップは、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度と共に上記電動機に所定の指示電流量が流れる場合の上記電流検出器の電流検出値を上記パワー素子の使用温度範囲内で該パワー素子温度を変化させて所定の間隔毎に収集し、上記電動機の所定の指示電流量を上記電流検出器の検出電流範囲内で変化させて所定の間隔毎に収集した(指示電流値、パワー素子温度、電流検出値)を要素とすることを特徴とする請求項１記載の車載用電動機制御装置。
【請求項３】
上記電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成されることを特徴とする請求項１記載の車載用電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワー素子を内蔵する電力変換装置を用いて電動機を駆動する電動機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パワー素子のスイッチングを制御して電動機の通電電流を制御するようにした従来の電動機制御装置について以下に示す。
図１７は、従来の電動機制御装置の構成例を示すブロック図である。ここでは、車両に搭載される車載用電動機制御装置の例であり、また、電動機として三相交流電動機を用いる。
図において、１は電動機制御装置、２は電動機、３は制御演算装置、４は電力変換装置としての電力変換半導体である。電力変換半導体４は、三相のスイッチングアーム（Ｕ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アーム）を備え、スイッチングアームの一つであるＵ相アームは、上アームスイッチング素子５ａ、下アームスイッチング素子５ｂ、上アームフリーホイーリングダイオード６ａ、下アームフリーホイーリングダイオード６ｂで構成される。なお、Ｖ相アーム、Ｗ相アームの構成も同様で、上アームスイッチング素子５ｃ，５ｅ、下アームスイッチング素子５ｄ，５ｆ、上アームフリーホイーリングダイオード６ｃ，６ｅ、下アームフリーホイーリングダイオード６ｄ，６ｆで構成される。なお、１個のスイッチング素子５（５ａ〜５ｆ）と１個のフリーホイーリングダイオード６（６ａ〜６ｆ）とにより１個のパワー素子７（７ａ〜７ｆ）が構成される。また、８（８ａ〜８ｃ）はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流検出器であり、電力変換半導体４の外部で電動機２との電力線路上に配置される。
図に示すように、三相交流の一相に当たり２個のパワー素子７が直列に接続されており、直流電力入力の高電位側に連なる側を上アーム、低電位側に連なる側を下アームと呼ぶ。
【０００３】
次に、動作について説明する。
電動機制御装置１は図示しない電源装置からの直流電力を交流電力に変換して電動機２に供給する。その際、直流電力から交流電力への変換は電力変換半導体４のパワー素子７を構成するスイッチング素子５をスイッチングすることによりなされる。制御演算装置３では電動機２に所望の動作を行わせるべく、通電する電流の指令値を演算し、電流指令値通りの電流が流れるようにスイッチング素子５をＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動信号を生成する。ゲート駆動信号は各相のスイッチング素子５のゲートＧに伝達される。
【０００４】
電動機２の発生トルクを精度良く制御する手法として良く用いられるベクトル制御方法による制御の例を説明する。
この方法では、三相交流である電圧、電流等の諸量を、磁束の方向と一致して回転する座標軸（ｄ軸）と、これに直交して回転する座標軸（ｑ軸）とにベクトル分解し、この直交座標上での電圧、電流を調整・制御することで発生トルクを制御する。
【０００５】
電動機２として永久磁石式同期機を用いた場合の回転直交座標（ｄ，ｑ座標）上での電圧と電流の関係は次式となる。
【数１】
0003710673.tif 000002
但し、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧、ｉｄはｄ軸電流、ｉｑはｑ軸電流、Ｒａは一次抵抗、Ｌはインダクタンス、φａは磁石磁束、ωは回転角速度である。
【０００６】
この時の電動機２の発生トルクτｍは次式で表わされる。
【数２】
0003710673.tif 000003
但し、Ｐｍは電動機２の極対数である。
【０００７】
極対数Ｐｍ及び磁石磁束φａは電動機２によって固定の量であり、発生トルクτｍの調整はｑ軸電流ｉｑの量を調整することによりなされる。したがって、電動機２を精度良く制御することは、電動機２の発生トルクを精度良く、すなわちｑ軸電流ｉｑの量を精度良く制御することに帰着する。このため電流検出器８により電動機２に流れる三相交流電流を検出し、ｄ軸、ｑ軸にベクトル分解してｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑを算出する。更にこのｉｄ、ｉｑを用いて所望の発生トルクτｍを得るべきｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑを算出し、これに基づいてゲート駆動信号を生成する。
【０００８】
ところで車載用電動機制御装置１は、その適用対象が電動機２を駆動源とする電気自動車の場合には、発生トルクの制御精度が車両の加減速に関係することから乗車フィーリングを左右する大切な要素となる。また、対象が電動機２と内燃機関の両者を駆動源とするハイブリッド自動車の場合には、燃費の改善、排出ガス中の有害物質の低減を目的にして電動機２と内燃機関双方の発生トルクの協調制御を行うことから制御精度がより重要となる。このように車載用の電動機制御装置１では、高い制御精度が要求されるものであり、上述したように、電動機２に流れる電流を電流検出器８を備えて検出して、電動機２の発生トルクを直接制御しているため、高精度な制御が可能である。
【０００９】
しかしながら従来の電動機制御装置１では、電力変換半導体４の外部に電流検出器８を配置して電動機２の三相電流を検出していたため、電流検出器８を構成する固定部材が必要となるだけでなく、電流検出器８と制御演算装置３とを接続する信号線が必要となり、組み立て工数が発生する。また、この信号線がノイズの影響を受けて検出電流値に悪影響を及ぼしたり、さらには信号線がハーネスの経年劣化やコネクタのルーズコンタクト等により断線するような場合、動作中の発生トルクの急激な変動を引き起こす要因となり、車載用電動機制御装置１において制御の連続性を損ない、車両の挙動に悪影響を与えることもあった。
【００１０】
このような問題点を改善するために、近年、以下に示すような電動機制御装置が開発されている。
当出願人が出願した特願平１１−１４９９２８号記載の電動機制御装置では、電流検出器に抵抗特性を有するものを採用して、パワー素子と同一基板上に構成して電力変換半導体に内蔵し、該電力変換半導体と制御演算装置とを同一容器内に収納して一体化した。
これにより、電流検出器の外部配置に起因する組み立て工数を解消、構成部品を削減、故障要因箇所を削減すると共に、電流検出器と制御演算装置との間の信号経路を短縮できてノイズの影響も低減された。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電流検出器に抵抗特性を有するものを採用して、パワー素子と同一基板上に構成して電力変換半導体に内蔵した電動機制御装置では、電流検出器が周囲環境の変動、特に温度変動の影響を受け易く、電流検出器で検出する電流値の信頼性が悪くなるという問題点があった。また、この傾向は電流検出器を車室外に配置した場合に、周囲の環境温度の変動が大きいため顕著であり、ひいては制御精度の悪化や電流検出器自体の耐久性の劣化につながるものであった。
【００１２】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、電流検出器によって検出される電動機に流れる電流値を、周囲環境の変動、特に温度変動の影響を防止して信頼性良く検出し、電動機制御の信頼性を向上させ、安定して高精度な制御が可能な電動機制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１記載の車載用電動機制御装置は、電動機の通電電流を検出する電流検出器およびパワー素子を内蔵した電力変換装置と、上記電流検出器からの検出電流を用いて上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置とを単一の容器内に収納し、車両に搭載して上記電動機の制御を行う装置である。そして、上記電流検出器は抵抗特性を有して上記パワー素子近傍に配置され、上記電力変換装置は、上記パワー素子の温度を検出し該検出温度で上記電流検出器の温度を兼用するパワー素子温度検出器を備え、上記制御演算装置は、信号入力インタフェース回路を構成する電子回路部品の周囲温度を検出する周囲温度検出器と、該周囲温度と関連付けた上記パワー素子温度検出器の特性データを予め記憶しこれに基づいてパワー素子温度のバラツキ特性を補償してパワー素子温度を算出するパワー素子温度算出手段と、上記電流検出器の特性バラツキ及び温度変化による特性変動を補償するために、パワー素子温度と検出電流とを関連付けた電流検出特性補償データを予め記憶した格納部と、上記パワー素子温度と上記電流検出特性補償データ及び上記周囲温度と上記電子回路部品の温度変化による定数変動特性に基づいて上記電流検出器からの検出電流を補正して電流値を算出する電流値算出手段と、該算出された電流値に基づいて上記パワー素子のスイッチングを制御する駆動信号を演算生成する手段と、さらに、電動機の制御運転を行う前に、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度に基づいて上記パワー素子のスイッチング動作を調整して上記電流検出器の特性を測定し、予め上記電流検出特性補償データを作成して上記格納部に記憶する電流検出特性補償データ作成手段とを備えたものである。
【００１４】
またこの発明に係る請求項２記載の車載用電動機制御装置は、請求項１において、上記電流検出特性補償データが上記パワー素子温度に関する補正マップで構成され、上記補正マップは、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度と共に上記電動機に所定の指示電流量が流れる場合の上記電流検出器の電流検出値を上記パワー素子の使用温度範囲内で該パワー素子温度を変化させて所定の間隔毎に収集し、上記電動機の所定の指示電流量を上記電流検出器の検出電流範囲内で変化させて所定の間隔毎に収集した(指示電流値、パワー素子温度、電流検出値)を要素とするものである。
【００１５】
またこの発明に係る請求項３記載の車載用電動機制御装置は、請求項１において、上記電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成されるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、車両に搭載される車載用電動機制御装置の例であり、また、電動機として三相交流電動機を用いる。なお、図中、従来のものと同一符号は、同一または相当部分を示す。
図において、２は電動機、９は制御演算装置、１０は電力変換装置としての電力変換半導体であり、１１は制御演算装置９と電力変換半導体１０とを単一の容器内に収納して一体化した電動機制御装置である。また、制御演算装置９は制御演算手段１２と、この装置９の周囲温度を検出する周囲温度検出器１３を備えている。
【００１７】
電力変換半導体１０は、三相のスイッチングアーム（Ｕ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アーム）を備え、スイッチングアームの一つであるＵ相アームは、上アームスイッチング素子５ａ、下アームスイッチング素子５ｂ、上アームフリーホイーリングダイオード６ａ、下アームフリーホイーリングダイオード６ｂで構成される。なお、Ｖ相アーム、Ｗ相アームの構成も同様で、上アームスイッチング素子５ｃ，５ｅ、下アームスイッチング素子５ｄ，５ｆ、上アームフリーホイーリングダイオード６ｃ，６ｅ、下アームフリーホイーリングダイオード６ｄ，６ｆで構成される。なお、１個のスイッチング素子５（５ａ〜５ｆ）と１個のフリーホイーリングダイオード６（６ａ〜６ｆ）とにより１個のパワー素子７（７ａ〜７ｆ）が構成される。また、１４（１４ａ〜１４ｃ）はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流検出器であり、パワー素子７と電動機２とを接続する電力線路上に配置されて、電力変換半導体１０に内蔵される。
また、三相交流の一相に当たり２個のパワー素子７が直列に接続されており、直流電力入力の高電位側に連なる側を上アーム、低電位側に連なる側を下アームと呼ぶ。
【００１８】
次に、動作について説明する。
電動機制御装置１１は図示しない電源装置からの直流電力を交流電力に変換して電動機２に供給する。その際、直流電力から交流電力への変換は電力変換半導体１０のパワー素子７を構成するスイッチング素子５をスイッチングすることによりなされる。制御演算装置９では電動機２に所望の動作を行わせるべく、通電する電流の指令値を演算し、電流指令値通りの電流が流れるようにスイッチング素子５をＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動信号を生成する。ゲート駆動信号は各相のスイッチング素子５のゲートＧに伝達される。
【００１９】
ここで具体的に電動機２として永久磁石式同期機を用いてベクトル制御方法により制御する例について説明する。まず、図示しない外部装置より電動機制御装置１１に対して電動機２へ要求する発生トルクの指令値τｍ＊が入力される。電動機２の発生トルクτｍは、上述したように磁石磁束φａとｑ軸電流ｉｑに比例することから（数式（２）参照）、制御演算手段１２で発生トルク指令値τｍ＊に応じたｑ軸電流指令値ｉｑ＊が算出される。
また、Ｕ相電流検出器１４ａ、Ｖ相電流検出器１４ｂ、Ｗ相電流検出器１４ｃから出力される電動機２のＵ相電流検出信号、Ｖ相電流検出信号、Ｗ相電流検出信号を制御演算手段１２に入力すると、これら検出信号からそれぞれＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗが算出された後、公知の演算方法により磁束の方向と一致して回転する座標軸（ｄ軸）と、これに直交して回転する座標軸（ｑ軸）とにベクトル分解され、それぞれｄ軸実電流値ｉｄ、ｑ軸実電流値ｉｑとして算出される。
【００２０】
電動機２の発生トルクを指令値τｍ＊に一致させるように制御するために、ｑ軸電流については、実電流値ｉｑが指令値ｉｑ＊に一致するように、偏差Δｉｑ（＝ｉｑ＊−ｉｑ）を比例積分（ＰＩ）演算してｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。ｄ軸電流については、流さずとも良いため、電流指令値ｉｄ＊はゼロである。ｄ軸電流についてもｑ軸電流と同様に、実電流値ｉｄが指令値ｉｄ＊に一致するように、偏差Δｉｄ（＝ｉｄ＊−ｉｄ）を比例積分（ＰＩ）演算してｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。
このとき、電動機２が定常状態であればｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊は、上述した電圧電流方程式（数式（１））に示されるｑ軸電圧Ｖｑ、ｄ軸電圧Ｖｄと一致する。
【００２１】
続いて、上述した実電流値演算の際のベクトル分解と逆の演算を辿って、電圧指令値Ｖｑ＊、Ｖｄ＊により、電動機２に印加すべき電圧である三相交流電圧指令値であるＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が算出される。更に、この三相交流電圧指令を印加するために、公知の三角波比較正弦波形近似ＰＷＭ作成法などによってＵ、Ｖ、Ｗ各相上下アームの計６個のスイッチング素子５に対するゲート駆動信号が作られて制御演算装置９から電力変換半導体１０内のスイッチング素子５ａ〜５ｆのゲートＧへ伝達される。
【００２２】
このような制御処理を行う制御演算装置９の具体的な構成例を、図２を用いて以下に説明する。
図２において、１５は信号入力インタフェース回路、１６はＡ／Ｄ変換器、１７はＣＰＵ、１８はＲＯＭ、１９はＲＡＭ、２０はゲート駆動信号作成回路、２１はゲート駆動信号出力インタフェース回路であり、これら１５〜２１により制御演算手段１２が構成される。
【００２３】
次に、動作の詳細を示す。
電動機２に流れる三相電流量が電流検出器１４により検出され、制御演算手段１２内の信号入力インタフェース回路１５に信号伝達される。電流検出信号は信号入力インタフェース回路１５にて波形整形、レベル変換された後、Ａ／Ｄ変換器１６にて離散数値に変換されてＣＰＵ１７に取り込まれる。
一方、図示しない外部装置より出力される電動機２への発生トルク指令信号も、信号入力インタフェース回路１５、Ａ／Ｄ変換器１６を経て離散数値に変換されて発生トルク指令値τｍ＊としてＣＰＵ１７に取り込まれる。同様に周囲温度検出器１３からの信号も信号入力インタフェース回路１５、Ａ／Ｄ変換器１６を経て制御演算装置３の周囲温度としてＣＰＵ１７に取り込まれる。
【００２４】
ところで、電流検出器１４により検出されて制御演算手段１２へ伝達され、電流値としてＣＰＵ１７に取り込まれた電流値データには、誤差が含まれる。この誤差が発生する要因は、まず、第１に電流検出器１４の特性のバラツキ、第２に電流検出器１４の検出信号を制御演算手段１２へ伝達する経路におけるノイズの影響、第３に制御演算手段１２へ伝達した後、電流値として変換して取り扱う際の誤差が挙げられる。
これらのうち第２の要因であるノイズの影響については、この場合、電力変換半導体１０に電流検出器１４を内蔵する構成であること、さらに制御演算装置９と電力変換半導体１０とが単一の容器内に収納して一体化された構造として電動機制御装置１１を構成するため、各電流検出器１４と制御演算手段１２との間の信号経路が短くて済み、ノイズの重畳が低減されているため問題ない。
また、第３の要因については、制御演算手段１２内の信号入力インタフェース回路１５を構成する電子回路部品における温度変動による定数変動によるものである。
【００２５】
このように、ＣＰＵ１７に取り込まれた電流検出器１４からの電流値データには、電流検出器１４の特性のバラツキおよび制御演算手段１２内の電子回路部品における温度変動による定数変動によって、誤差が含まれるものである。このような誤差を補償する電流検出特性補償データを制御演算手段１２内のＲＯＭ１８に予め記憶しておき、ＣＰＵ１７では、周囲温度検出器１３からの周囲温度に基づいて、ＲＯＭ１８内の電流検出特性補償データを用い、取り込んだ電流値データに対して補正して電流値を算出する。
【００２６】
次に、ＣＰＵ１７はＲＯＭ１８に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ１９を演算領域として使用しながら三相電流値のベクトル分解演算を行いｄ軸実電流値ｉｄ、ｑ軸実電流値ｉｑを算出する。また、入力された発生トルク指令値τｍ＊に基づきｑ軸電流指令値ｉｑ＊を算出する。また、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊を所定の値（この場合はゼロ）に設定する。
続いて、ＣＰＵ１７はｄ軸、ｑ軸各実電流値を各指令値に一致させるように、比例積分（ＰＩ）演算を行って各電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を算出し、三相交流座標軸へのベクトル逆変換を行い、三相交流電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を算出する。
次に、算出した三相交流電圧指令値をゲート駆動信号作成回路２０に入力し、スイッチング素子５をスイッチングするためのゲート駆動信号を作成する。この信号はゲート駆動信号出力インタフェース回路２１へ伝達されて波形整形、レベル変換された後、電力変換半導体１０内のスイッチング素子５ａ〜５ｆのゲートＧに伝達される。
【００２７】
図２では、制御演算装置９の構成例を、用いられている回路等により具体的に示したが、制御演算手段１２が備えた機能を図３を用いて以下に説明する。
図３において、２２は電流検出特性補償データ格納部、２３は電流値算出手段、２４は電動機駆動信号演算生成手段である。
電流検出器１４により検出された三相の電流検出信号は電流値算出手段２３に入力され、電流値算出手段２３では、電流検出信号に応じて、電流検出特性補償データ格納部２２が予め記憶している電流検出器１４の特性バラツキを補償するための電流検出特性補償データを用いて、補正演算して三相電流値を算出する。  また同時に、周囲温度検出器１３からの信号が電流値算出手段２３へ入力され、制御演算装置９の周囲温度が検出される。電流値算出手段２３は周囲温度に応じて、電流検出特性補償データ格納部２２が予め記憶している電子回路部品の定数変動を補償するための電流検出特性補償データを用い、電流検出器１４からの三相の電流検出信号に対して補正演算を行って三相電流値を算出する。
電動機駆動信号演算生成手段２４では、電流値算出手段２３からの電流値を入力として上述した電動機駆動のための演算を行い、スイッチング素子５をスイッチングするためのゲート駆動信号を生成して出力する。
【００２８】
電流検出器１４からの検出信号には、電流検出器１４の特性のバラツキおよび制御演算手段１２内の電子回路部品における温度変動による定数変動によって、誤差が含まれるものであるが、この実施の形態では、このような誤差を補償する電流検出特性補償データを予め記憶した格納部２２を備え、電流検出特性補償データを用いて補正して電流値を算出する。このため、電動機２の発生トルクτｍをトルク指令値τｍ＊に追従させる電動機制御が、電流検出器１４が有している製造時に発生する個体毎の特性バラツキや制御演算手段１２内の電子回路部品への温度変動の影響を低減して、安定して信頼性の高い制御が可能になる。
【００２９】
なお、周囲温度に基づいて行う温度変動による電子回路部品の定数変動を補償する補正と、個体毎の特性バラツキを補償する補正とは、同時に行っても、別々に行っても良く、また、どちらか一方のみの補正を可能としたものでも良い。さらに、それぞれの補正のための電流検出特性補償データは共に格納部２２に予め記憶されているものとしたが、各々別の格納部に記憶しても良い。
【００３０】
また、電流検出特性補償データのみ、あるいは個体毎の特性バラツキのための電流検出特性補償データのみを１つのＲＯＭに記憶する等により、格納部２２の範囲を明確にすることができ、その部分のみを容易に変更することが可能になる。このため、電流値検出時の補正に関連して、例えば車種や使用国等による設定変更が容易に行うことができ、煩雑さを低減しつつ電流検出精度を高く維持できる。
【００３１】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を説明する。
図４は、この発明の実施の形態２による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図中、図１〜図３のものと同一符号は、同一または相当部分を示す。
図に示すように、各相の上下アームのパワー素子７に対して、その近傍にパワー素子温度検出器２５（２５ａ〜２５ｃ）を配し、また、パワー素子７と電動機２とを接続する電力線路上に配置してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を検出する電流検出器２６（２６ａ〜２６ｃ）を、抵抗特性を有する素子で構成してパワー素子７と同一基板上でパワー素子７近傍に配置して電力変換半導体１０に内蔵する。
また、制御演算手段１２内にパワー素子温度算出手段２７と、パワー素子温度算出のために温度検出器２５の特性データを予め記憶した温度検出特性格納部２８とを備える。
【００３２】
次に、動作について説明する。
パワー素子温度検出器２５により検出されたパワー素子温度検出信号はパワー素子温度算出手段２７に入力される。パワー素子温度算出手段２７は入力したＵ、Ｖ、Ｗ各相パワー素子温度検出信号に応じて、予め温度検出特性格納部２８に記憶されたパワー素子温度検出器２５の特性データに基づいて各相のパワー素子温度を算出する。
なお、パワー素子温度検出器２５は、例えば温度検出用ダイオードで構成され、スイッチング素子５の過熱防止のためにパワー素子温度を認識するため配置されたもので、この温度検出器２５の近傍に電流検出器２６が配置されるように、電流検出器２６をパワー素子７近傍に配置したため、パワー素子温度検出器２５で認識されるパワー素子温度を電流検出器２５の温度として利用できる。
【００３３】
電流検出器２６により検出された三相の電流検出信号は電流値算出手段２３に入力される。ここで電流検出器２６が抵抗特性を持つことより、三相交流電流が電流検出器２６の中を流れる際に抵抗成分の両端に発生する電位差が、電流検出信号となる。
電流値算出手段２３では、パワー素子温度算出手段２７からの各相パワー素子温度に応じて、電流検出特性補償データ格納部２２が予め記憶している電流検出特性補償データを用いて、電流検出器２６からの三相の電流検出信号に対して補正演算して三相電流値を算出する。ここで用いる電流検出特性補償データ格納部２２に予め記憶された電流検出特性補償データは、この場合、電流検出器２６の個体毎の温度変動による特性バラツキを補償するデータである。
【００３４】
また上記実施の形態１と同様に、周囲温度検出器１３からの信号も電流値算出手段２３へ入力され、制御演算装置９の周囲温度が検出される。電流値算出手段２３は周囲温度に応じて、電流検出特性補償データ格納部２２が予め記憶している電子回路部品の定数変動を補償するための電流検出特性補償データを用い、電流検出器２６からの三相の電流検出信号に対して補正演算を行って三相電流値を算出する。
電動機駆動信号演算生成手段２４では、電流値算出手段２３からの電流値を入力として上述した電動機駆動のための演算を行い、スイッチング素子５をスイッチングするためのゲート駆動信号を生成して出力する。
【００３５】
この実施の形態では、電流検出器２６に抵抗特性を有する素子を採用したため電流検出器２６をパワー素子７と同一基板上に容易に構成することができるが、周囲環境の変動、特に温度変動の影響を受けやすく、電流検出信号には、個体毎の特性バラツキに加えて温度変動による誤差が大きくなるものである。このような誤差を解消するため、パワー素子温度検出器２５を用いて、電流検出器２６の温度を検出させ、この検出温度に応じて、予め記憶された電流検出特性補償データを用いて補正して電流値を算出するようにした。このため、高精度で信頼性の高い電流値が得られる。また、周囲温度検出器１３からの周囲温度に基づいた補正も併せて行い、制御演算手段１２内の電子回路部品への温度変動の影響も低減して、安定して信頼性の高い制御が可能になる。
【００３６】
また、予めパワー素子温度検出器２５の特性データを温度検出特性格納部２８に記憶しておき、パワー素子温度算出手段２７は、パワー素子温度検出器２５により検出されたパワー素子温度検出信号に応じて、パワー素子温度検出器２５の特性データを用いて、各相のパワー素子温度を算出する。このパワー素子温度検出器２５の特性データは、例えば、周囲温度検出器１３から得られる周囲温度と関連した実績データを予め記憶したもので、このような特性データを用いて温度算出を行うようにしたため、信頼性良く高精度な温度検出が、個々のパワー素子温度検出器２５に対して行なうことができ、これにより、電流値算出手段２３で算出される電流値の精度もさらに向上する。
【００３７】
なお、この実施の形態では、電流検出器２６をパワー素子７の近傍に配置してパワー素子温度検出器２５からの検出温度を電流検出器２６の温度として利用したが、各相の電流を検出する電流検出器２６のそれぞれの近傍に温度検出器を設けて、電流検出器２６の温度検出を行っても良い。
【００３８】
実施の形態３．
次に、上記実施の形態２において、温度検出特性格納部２８に予め記憶され、パワー素子温度算出手段２７での温度算出の際に用いるパワー素子温度検出器２５の特性データについて、特性マップ、および特性の記憶方法の例を具体的に図を用いて説明する。
このような特性データを作成して記憶する手段は、制御演算手段１２が予め備えており、電動機２の制御運転に先立って行われる。図５は、パワー素子温度検出器２５の特性マップ作成時に用いるシステムの構成を示すブロック図である。なお、便宜上、Ｖ相、Ｗ相については図示を省略するものとし、図中、図４と同一符号は、同一または相当部分を示す。ここでは、制御演算手段１２の具体的な構成例として図２に示されるものを考える。図５において、２９は電力変換半導体１０の外部に配置されて三相電流実際値を検出する高精度電流検出器である。  図６は、パワー素子温度特性マップ作成時のスイッチング素子５ａ〜５ｆをスイッチングするパターンを示す図である。図７は、温度検出特性格納部２８に記憶されるパワー素子温度検出器２５の特性データとしてのパワー素子温度検出特性マップである。図８および図９は、パワー素子温度検出特性マップの作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【００３９】
パワー素子温度検出特性マップの作成・記憶処理は、上記実施の形態２による電動機制御装置により図５に示されるシステムを構成して行い、図８、図９のフローチャートに基づいて以下に説明する。
まず、制御演算装置９および電力変換半導体１０はパワー素子７の動作温度範囲の下限値、例えば常温付近に初期設定し、ｍ、ｊの値も初期値０に設定する（Ｓ０）。
ＣＰＵ１７は図６に示すスイッチングパターン０〜７を組み合せてスイッチング素子５ａ〜５ｆをＯＮあるいはＯＦＦする。ここでスイッチングパターンの組合わせは、電動機２に流れる三相電流値、即ち高精度電流検出器２９により検出される三相電流実際値が、所定の指示値ｉ＊となるように、上記実施の形態１で述べた演算を経て公知の三角波比較正弦波形近似ＰＷＭ作成法などにより決定される。但し三相電流を流す目的はＵ、Ｖ、Ｗ相各アームの上下のスイッチング素子５を均等にＯＮしてパワー素子７の温度を調整することにあるため、この目的に沿うものであればスイッチングのパターンについて制約されない。このように、スイッチングパターン０〜７を組み合わせて、電動機電流値が指示値ｉ＊となるように、スイッチングによりパワー素子７の温度を上昇させ、周囲温度検出器１３により制御演算装置９の周囲温度ｔｍｊを検出する（Ｓ１）。
【００４０】
次に、パワー素子温度特性マップ作成開始後の経過時間が所定時間を超過しているか否かを判定する（Ｓ２）。Ｓ２で超過している場合は特性マップ作成の進行が不調であることから異常終了とする（Ｓ３）。
Ｓ２で超過していない場合は、パワー素子温度が飽和して落ち着いたか否かを判定する。これは、前回周期にサンプルした制御演算装置９の周囲温度ｔｍ（ｊ−１）と今回周期にサンプルした周囲温度ｔｍｊの偏差｜Δｔｍｊ｜（＝｜ｔｍｊ−ｔｍ（ｊ−１）｜）が所定の温度飽和判定閾値Δｔｔｈ以下であるか否かを判定する。ここで温度飽和判定閾値Δｔｔｈは周囲温度と各相パワー素子温度が等しいとみなせるような適切な値に設定する。また、ｊ＝０の時は、判定しないでＳ５に移る（Ｓ４）。
Ｓ４で｜Δｔｍｊ｜＞Δｔｔｈであり、まだ温度が飽和していないと判定される場合、ｊに１を加算して（Ｓ５）、Ｓ１に戻り、次回周期の周囲温度ｔｍｊを検出する。
【００４１】
Ｓ４で｜Δｔｍｊ｜≦Δｔｔｈであり、温度が飽和したと判定される場合、パワー素子温度検出器２５ａ〜２５ｃからの検出信号（Ｕ相αｕｍ、Ｖ相αｖｍ、Ｗ相αｗｍ）が妥当性のある値であるか否かを判定する。これは、検出信号どうしの偏差が所定のＵ、Ｖ、Ｗ相温度検出値飽和判定閾値Δαｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ６）。
Ｓ６で、Δαｔｈ＜ｍａｘ（｜αｕｍ−αｖｍ｜，｜αｖｍ−αｗｍ｜，｜αｗｍ−αｕｍ｜）であり、検出信号が妥当性なしと判定される場合、ｊに１を加算して（Ｓ５）、Ｓ１に戻る。
Ｓ６で、Δαｔｈ≧ｍａｘ（｜αｕｍ−αｖｍ｜，｜αｖｍ−αｗｍ｜，｜αｗｍ−αｕｍ｜）であり、検出信号が妥当性ありと判定される場合、周囲温度ｔｍｊをパワー素子温度ｔｍと読み替え（Ｓ７）、パワー素子温度ｔｍ、Ｕ相パワー素子温度検出値αｕｍ、Ｖ相パワー素子温度検出値αｖｍ、Ｗ相パワー素子温度検出値αｗｍをパワー素子温度検出特性マップのｍ行目（図７参照）に記憶する（Ｓ８）。
【００４２】
続いてパワー素子温度検出特性マップのｍ＋１行目のデータを作成するために、電動機２に流れる三相電流指示値ｉ＊にΔｉ＊を加算して漸増させる。ここでΔｉ＊は周囲温度から読み替えたｍ行目データであるパワー素子温度ｔｍをｍ＋１行目データであるパワー素子温度ｔｍ＋１まで上昇させるのに適切な値に設定される（Ｓ９）。
次にパワー素子の温度検出を要する温度範囲の上限値まで特性マップが作成されたか否かを、ｍが所定の値ｎ以上であるかどうかで判定する（Ｓ１０）。ｍ＜ｎならばｍに１を加算し、ｊを初期値０に戻した後（Ｓ１１）、Ｓ１に戻る。
Ｓ１０で、ｍ≧ｎならば、必要な温度範囲のパワー素子温度特性マップが作成されたとして処理を終了する。
【００４３】
以上の流れによりパワー素子温度検出特性マップが作成されて温度検出特性格納部２８に記憶され、電動機制御装置１１の制御演算装置１２の運転時には、パワー素子温度算出手段２７での温度算出の際に、予め記憶されているパワー素子温度検出器２５の特性データとして用いられる。
即ち、パワー素子温度算出手段２７において、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相のパワー素子温度検出信号それぞれにて、パワー素子温度検出特性マップを参照することにより各相のパワー素子温度を算出する。例えば、Ｕ相のパワー素子温度の算出は次の手順となる。まずＵ相パワー素子温度検出器２５ａの検出値αｕｘに基づいて、図７に示されるパワー素子温度検出特性マップのＵ相要素列の内からαｕｘを間に挟んで低温側、高温側の２つの要素を選択する。ここで低温側の要素をαｕｍ、これに対応する温度をｔｍとする。また、高温側の要素をαｕ（ｍ＋１）、これに対応する温度をｔｍ＋１とする。検出値がαｕｘの場合のパワー素子温度ｔｕｘは比例計算により、ｔｕｘ＝（ｔｍ＋１−ｔｍ）×（αｕｘ−αｕｍ）／（αｕ（ｍ＋１）−αｕｍ）＋ｔｍの形で補間して算出される。また、Ｖ相、Ｗ相についても同様にして算出される。
【００４４】
このように、パワー素子温度検出特性マップの特性データは、周囲温度検出器１３からの周囲温度と関連したデータで構成され、周囲温度を用いた特性データに基づいて、各相のパワー素子温度検出器２５ａ〜２５ｃの検出信号からパワー素子温度を精度良く算出することができる。
【００４５】
なお、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相のパワー素子温度検出器２５ａ〜２５ｃのそれぞれについて別々に特性データを採取して相毎の特性データを作成しても良い。
また、ここでは基準となる温度を周囲温度検出器１３からの周囲温度としたが、温度データが容易に信頼性良く検出できるものであれば、これに限るものではない。その場合、各相毎に温度検出器を備えて用いても良く、特性データの精度がさらに向上する。
【００４６】
さらにまた、このようなパワー素子温度検出器２５の特性データに基づいてパワー素子温度算出手段２７で算出されたパワー素子温度は、電流検出器２６の温度として利用するだけでなく、スイッチング素子５の過熱防止のためのパワー素子温度として当然用いることができ、パワー素子温度が精度良く検出できるため、過熱防止の信頼性も向上する。
【００４７】
実施の形態４．
次に、上記実施の形態２において、電流検出特性補償データ格納部２２に記憶される電流検出器２６の個体毎の温度変動による特性バラツキを補償するデータについて、補正マップとしての特性マップ、および特性の記憶方法の例を具体的に図を用いて説明する。
このような電流検出特性補償データを作成して記憶する手段は、制御演算手段１２が予め備えており、電動機２の制御運転を行うに先立って行われる。パワー素子温度検出特性マップは、例えば、上記実施の形態３に示す処理により既に作成されて温度検出特性格納部２８に記憶されているものとする。
図１０は、電流検出器２６の特性マップ作成時のシステムの構成を示すブロック図である。なお、便宜上、Ｖ相、Ｗ相については図示を省略するものとし、図中、図４と同一符号は、同一または相当部分を示す。ここでは、制御演算手段１２の具体的な構成例として図２に示されるものを考える。図１０において、３０は電力変換半導体１０の外部に配置され、電流実際値を検出する高精度電流検出器、３１は電流偏差出力器、３２は相切替え器、３３は定電流負荷装置であり、特性マップ作成時に電動機２に替えて電力変換半導体１０と接続される。
【００４８】
図１１は、電流検出特性マップ作成時のスイッチング素子５ａ〜５ｆをスイッチングするパターンを示す図である。図１２は、電流検出特性補償データ格納部２２に記憶される電流検出特性補償データが構成する電流検出特性マップであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相毎の検出特性がそれぞれ対応した特性マップとして構成される例を示している。図１３〜図１５は、電流検出特性マップの内、Ｕ相とＷ相の特性マップの作成・記憶処理を示すフローチャートである。
Ｕ相とＷ相の電流検出特性マップの作成・記憶は、上記実施の形態２による電動機制御装置１１により図１０に示されるシステムを構成して行い、図１３〜図１５のフローチャートに基づいて以下に説明する。
【００４９】
まず、制御演算装置９および電力変換半導体１０はパワー素子７の使用温度範囲の下限値ｔ０＊、例えば常温付近に初期設定し、ｍ、ｊの値も初期値０に設定する（Ｔ０）。
制御演算手段１２により定電流負荷装置３３に対して負荷電流指示値として基準電流値ｉｍを設定する。また、実電流は高精度電流検出器３０で検出され電流偏差出力器３１および電流値算出手段２３に入力される。電流偏差出力器３１では基準電流値ｉｍと実電流値との偏差を算出し定電流負荷装置３３に入力する。この入力により定電流負荷装置３３は負荷電流を微調整する（Ｔ１）。
次に、図１０に示されるスイッチングパターンＡ１に従いスイッチング素子５ａ、５ｆをＯＮ、これ以外をＯＦＦして、電力変換半導体１０のＵ相からＷ相へ直流電流（＝基準電流値ｉｍ）を流し、この時のＵ相電流検出器２６ａの検出値βｕｍｊ＿Ａ１、Ｗ相電流検出器２６ｃの検出値βｗｍｊ＿Ａ１を読み込む。なお、相切替え器３２は電流がＵＷ間に流れるようＵ相側に接続される（Ｔ２）。
【００５０】
次に図１０に示されるスイッチングパターンＡ２に従いスイッチング素子５ｂ、５ｅをＯＮ、これ以外をＯＦＦして、電力変換半導体１０のＷ相からＵ相へ直流電流を流し、この時のＵ相電流検出器２６ａの検出値βｕｍｊ＿Ａ２、Ｗ相電流検出器２６ｃの検出値βｗｍｊ＿Ａ２を読み込む（Ｔ３）。
次に、電流検出特性マップ作成開始後の経過時間が所定時間を超過しているか否かを判定する（Ｔ４）。Ｔ４で超過している場合は特性マップ作成の進行が不調であることから異常終了とする（Ｔ５）。
Ｔ４で超過していない場合は、Ｕ相パワー素子温度ｔｕｍｊおよびＷ相パワー素子温度ｔｗｍｊが、前回周期でのデータ記憶時パワー素子温度ｔｕｍ（ｊ−１）、ｔｗｍ（ｊ−１）に比較して所定の温度上昇判定閾値Δｔｔｈ（特性マップの温度軸のデータ刻み）よりも上昇したか否かを判定する。ここで、Ｕ相パワー素子温度ｔｕｍｊおよびＷ相パワー素子温度ｔｗｍｊは、パワー素子温度検出器２５ａ、２５ｂの検出信号から温度検出特性格納部２８に記憶されたパワー素子温度検出器２５の特性データに基づいてパワー素子温度算出手段２７により算出するものである。また、ｊ＝０のときは判定しないでＴ７に移る（Ｔ６）。
Ｔ６で、（ｔｕｍｊ−ｔｕｍ（ｊ−１）＜Δｔｔｈ）または（ｔｗｍｊ−ｔｗｍ（ｊ−１）＜Δｔｔｈ）であり、特性マップの温度軸のデータ刻みよりもパワー素子温度が上昇していないと判定される場合には、Ｔ２に戻る。
【００５１】
Ｔ６で、（ｔｕｍｊ−ｔｕｍ（ｊ−１）≧Δｔｔｈ）かつ（ｔｗｍｊ−ｔｗｍ（ｊ−１）≧Δｔｔｈ）であり、特性マップの温度軸のデータ刻みよりもパワー素子温度が上昇したと判定される場合には、Ｕ相電流検出値βｕｍｊ＿Ａ１、βｕｍｊ＿Ａ２およびＷ相電流検出値βｗｍｊ＿Ａ１、βｗｍｊ＿Ａ２が妥当性のある値であるか否かを、検出信号どうしの偏差が所定値Δβｔｈ（電流検出器検出値収束判定閾値）以内に収まっているか否かで判定する（Ｔ７）。
Ｔ７で、Δβｔｈ＜ｍａｘ（｜βｕｍｊ＿Ａ１＋βｕｍｊ＿Ａ２｜，｜βｗｍｊ＿Ａ２＋βｗｍｊ＿Ａ１｜）であり検出信号が妥当性なしと判定される場合、Ｔ２に戻る。
【００５２】
Ｔ７で、Δβｔｈ≧ｍａｘ（｜βｕｍｊ＿Ａ１＋βｕｍｊ＿Ａ２｜，｜βｗｍｊ＿Ａ２＋βｗｍｊ＿Ａ１｜）であり検出信号が妥当性ありと判定される場合、Ｕ相からＷ相へ電流が流れた場合のＵ相電流検出値βｕｍｊ＿Ａ１とＷ相からＵ相へ電流が流れた場合のＵ相電流検出値βｕｍｊ＿Ａ２の平均を取りβｕｍｊとする。またＷ相からＵ相へ電流が流れた場合のＷ相電流検出値βｗｍｊ＿Ａ２とＵ相からＷ相へ電流が流れた場合のＷ相電流検出値βｗｍｊ＿Ａ１の平均を取りβｗｍｊとする。但し、いずれも電力変換半導体１０から外部へ電流が流れ出す方向を正方向とする（Ｔ８）。
次に、Ｕ相パワー素子温度ｔｕｍｊとＵ相電流検出値βｕｍｊとを電流検出特性マップのうち、Ｕ相特性マップのｕｍブロック（図１２参照）に記憶する。これは、Ｕ相パワー素子温度がｔｕｍｊの場合にＵ相電流検出器２６ａに電流ｉｍが流れた際の電流検出器出力信号はβｕｍｊとなることを関連付けて記憶するものである（Ｔ９）。
続いて、Ｕ相特性マップの場合と同様にＷ相特性マップのｗｍブロックにＷ相パワー素子温度ｔｗｍｊとＷ相電流検出値βｗｍｊとをそれぞれ記憶する（Ｔ１０）。
【００５３】
次に、パワー素子温度がパワー素子７の使用温度範囲の上限値まで達して、電流検出特性マップで必要な個数のデータが記憶されたか否かを、（ｔｕｍｊ≧ｔｒ）かつ（ｔｗｍｊ≧ｔｒ）であるか否かで判定する。但しｔｒはパワー素子７の使用温度範囲の上限値である（Ｔ１１）。
Ｔ１１で、（ｔｕｍｊ＜ｔｒ）または（ｔｗｍｊ＜ｔｒ）であり、パワー素子温度がパワー素子７の使用温度範囲の上限値まで達していない場合、ｊに１加算し（Ｔ１２）、更にパワー素子７の温度が上昇した場合の電流検出特性マップのデータを作成するため、Ｔ２に戻る。
Ｔ１１で、（ｔｕｍｊ≧ｔｒ）かつ（ｔｗｍｊ≧ｔｒ）であり、パワー素子温度がパワー素子７の使用温度範囲の上限値まで達した場合、即ち、電流ｉｍが流れた時のパワー素子７の使用温度範囲内でのデータが揃ったことから、ｊの値を０に戻して、ｍに１加算し（Ｔ１３）、パワー素子７の温度をパワー素子使用温度範囲内での下限値にあわせるため、スイッチングを停止する（Ｔ１４）。
【００５４】
続いて、Ｕ相パワー素子温度およびＷ相パワー素子温度をパワー素子温度検出器２５からの検出値から算出し、特性マップ要素の０番目の基準値である使用温度範囲内での下限値ｔ０＊まで低下したか否かを判定する。（ｔｕｍｊ＞ｔ０＊）または（ｔｗｍｊ＞ｔ０＊）であり、まだ温度が十分低下していない場合には、再びＵ相パワー素子温度およびＷ相パワー素子温度を検出して上記判定を行う（Ｔ１５）。
Ｔ１５で、（ｔｕｍｊ≦ｔ０＊）かつ（ｔｗｍｊ≦ｔ０＊）であり、温度が低下した場合、Ｕ相電流検出特性マップおよびＷ相電流検出特性マップのデータが揃い作成が終了したか否かを、ｍが所定の値ｎを越えたかどうかで判定する。但しｎ行目のデータは電流検出特性マップの最終行のデータであり、標準的には、電流検出器２５に要求される内の最大電流でのデータである（Ｔ１６）。
【００５５】
Ｔ１６で、ｍ≦ｎであり、電流検出特性マップのデータがまだ揃っていない場合、次の行のデータを作成するために、定電流負荷装置３３に指示する負荷電流値ｉｍに電流検出特性マップの電流軸の刻み値であるΔｉｍを加算して漸増させ、Ｔ１に戻る（Ｔ１７）。
Ｔ１６で、ｍ＞ｎであり、電流検出特性マップのデータがすべて揃った場合には、Ｕ相、Ｗ相の電流検出特性マップの作成が完了したとして終了する。
【００５６】
以上の流れによりＵ相、Ｗ相の電流検出特性マップが作成される。Ｖ相の電流検出特性マップの作成については、図１３〜図１５のＵ相とＷ相の特性マップの作成・記憶処理を示すフローチャートにてＵ相をＶ相に置き換えるとともに、更に相切替え器３２をＶ相側に接続すること、および図１１に示されるスイッチングパターンＢ１、Ｂ２に従いスイッチング素子をスイッチングすることにより、同様に作成される。
【００５７】
電動機制御装置１１における電動機２の制御運転時には、電流値算出手段２３において、電流検出器２６の検出信号値に基づいて、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相毎に電流検出特性補償データ格納部２２に記憶された電流検出特性マップを参照し、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相の電流検出特性補償データを用いて各相の電流値を算出する。
例えばＵ相の電流値の算出は次の手順となる。
まず図１２に示されるＵ相電流検出特性マップにおいて、データ参照の対象として、パワー素子温度算出手段２７より得られるＵ相パワー素子温度ｔｕｘに基づいて、記憶ブロックｕ０〜ｕｎにおける要素の内、ｔｕｘを間に挟んで高温側、低温側で最も値が近い２つの要素をそれぞれの記憶ブロック毎に選択する。続いて、記憶ブロックｕ０〜ｕｎ毎に２つずつ選択した要素のペアの中から、Ｕ相電流検出器２６ａの検出信号値βｕｘに基づいて、βｕｘを間に挟むものを選択する。これにより、隣接する２つの記憶ブロックｕｍ、ｕ（ｍ＋１）の要素が２つずつ選択され、すなわち、Ｕ相電流検出特性マップの要素においてＵ相パワー素子温度ｔｕｘ、検出信号値βｕｘを取り囲む４つのデータを選択することになる。
【００５８】
上記４つのデータを、（記憶ブロック、パワー素子温度、電流検出値）で表すと、（ｕｍ、ｔｕｍｊ、βｕｍｊ）、（ｕｍ、ｔｕｍ（ｊ＋１）、βｕｍ（ｊ＋１））、（ｕ（ｍ＋１）、ｔｕ（ｍ＋１）ｊ、βｕ（ｍ＋１）ｊ）、（ｕ（ｍ＋１）、ｔｕ（ｍ＋１）（ｊ＋１）、βｕ（ｍ＋１）（ｊ＋１））となる。
次に、記憶ブロックｕｍにおけるＵ相パワー素子温度ｔｕｘでの電流検出値をｔｕｍｊ、ｔｕｍ（ｊ＋１）およびβｕｍｊ、βｕｍ（ｊ＋１）を用いて補間して算出しβｕｍとする。この時βｕｍはＵ相パワー素子温度ｔｕｘにて電流ｉｍが流れている場合のＵ相電流検出値を指す。ここで例えば、βｕｍ＝（βｕｍ（ｊ＋１）−βｕｍｊ）×（ｔｕｘ−ｔｕｍｊ）／（ｔｕｍ（ｊ＋１）−ｔｕｍｊ）＋βｕｍｊの形で比例計算により線形補間する。
同様にして、記憶ブロックｕ（ｍ＋１）におけるＵ相パワー素子温度ｔｕｘでの電流検出値をｔｕ（ｍ＋１）ｊ、ｔｕ（ｍ＋１）（ｊ＋１）およびβｕ（ｍ＋１）ｊ、βｕ（ｍ＋１）（ｊ＋１）を用いて補間して算出しβｕ（ｍ＋１）とする。この時βｕ（ｍ＋１）はＵ相パワー素子温度ｔｕｘにて電流ｉ（ｍ＋１）が流れている場合のＵ相電流検出値を指す。このとき、βｕ（ｍ＋１）＝（βｕ（ｍ＋１）（ｊ＋１）−βｕ（ｍ＋１）ｊ）×（ｔｕｘ−ｔｕ（ｍ＋１）ｊ）／（ｔｕ（ｍ＋１）（ｊ＋１）−ｔｕ（ｍ＋１）ｊ）＋βｕ（ｍ＋１）ｊの形で線形補間する。
最後にＵ相電流検出値がβｕｘの場合のＵ相電流値ｉｕｘを、ｉｕｘ＝（ｉ（ｍ＋１）−ｉｍ）×（βｕｘ−βｕｍ）／（βｕ（ｍ＋１）−βｕｍ）＋ｉｍとして算出する。Ｖ相、Ｗ相についても同様にして算出される。
【００５９】
以上のように、電流検出特性補償データ格納部２２に（指示電流値による記憶ブロック、パワー素子温度、電流検出値）により電流検出特性マップを構成して格納したため、電流検出器２６からの電流検出信号には、個体毎の特性バラツキに加えて温度変動による誤差が含まれているものであるが、上記格納部２２からの電流検出特性補償データにより補正して誤差を解消でき、高精度で信頼性の高い電流値が得られる。
また、電流検出特性補償データ作成時のパワー素子７のスイッチング動作を、電流検出器２６に流れる電流が直流となるように行うため、電流検出特性補償データ作成が容易に行うことができ、データ作成時間も短縮できる。
【００６０】
実施の形態５．
次に、格納部に記憶された電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成される場合について説明する。なお、電流検出特性補償データの記憶構成を除くシステム全体の構成は実施の形態２で示される構成と同一であるため、説明を省略する。図１６は、電流検出特性補償データを温度に関する補正式で構成する場合の補正式演算係数マップを示す図である。
電流検出器２６は抵抗特性を持つことから電流検出器２６に流れる電流ｉｋ、電流検出器２６の抵抗分Ｒｔｋ、電流検出器２６の検出値Ｖｓｅｎの間には次の関係が成り立つ。ここで上述したように、三相交流電流が電流検出器２６の中を流れる際に抵抗成分の両端に発生する電位差が、電流検出信号（検出値Ｖｓｅｎ）となる。
ｉｋ＝Ｖｓｅｎ／Ｒｔｋ      …  （３）
ここで抵抗分Ｒｔｋは温度により変化をし、その特性は次式のようになることが判っている。
Ｒｔｋ＝Ｒｔ（ｍ−１）・｛１＋αｔｍ×１０−６×（ｔｋ−ｔ（ｍ−１））｝…  （４）
但し、ｔｋ、ｔｍ、ｔ（ｍ−１）は温度であり、ｔ（ｍ−１）＜ｔｋ≦ｔｍとする。Ｒｔｋは温度ｔｋでの抵抗分、Ｒｔ（ｍ−１）は温度ｔ（ｍ−１）での抵抗分であり、αｔｍはｔ（ｍ−１）からｔｍの温度間における１℃当りの抵抗分の変化率を示す温度係数である。
【００６１】
ここで温度係数αｔｍは電流検出器２６の構成材料に固有の値として概略定まる値であるが、厳密に値を設定することでより正確な電流値の算出が可能となる。このため、電流検出特性補償データとなる上記式（４）に示す補正式の演算係数を、図１６で示される補正式演算係数マップの様式にて各温度における温度係数αｔｍおよび抵抗分Ｒｔｍを電流検出特性補償データ格納部２２に予め記憶しておく。電動機制御装置１１の運転時には、まず、パワー素子温度算出手段２７により算出されたパワー素子温度に応じ、電流検出特性補償データ格納部２２の補正式演算係数マップより温度係数αｔmと抵抗分Ｒｔmを抽出して上記式（４）の補正式に基づいて抵抗分Ｒｔｋを算出し、さらに電流値算出手段２３にて上記式（３）に基づいて電流値ｉｋを算出する。
【００６２】
この実施の形態においても、上記実施の形態４と同様に、格納部２２からの電流検出特性補償データにより個体毎の特性バラツキおよび温度変動による誤差を補正して解消でき、高精度で信頼性の高い電流値が得られる。
また、図１７で示される補正式演算係数マップは、電流検出器２６の使用温度範囲すなわちパワー素子７の動作温度範囲における温度係数αの変動が少ない場合には温度軸の刻みを粗くすることが可能なため、相対的に上記実施の形態４における図１２に示す電流検出特性マップより少ない要素数で構成できる。なお、補正式演算係数マップの作成は上記実施の形態４で示した電流検出特性マップの作成と同様に、図１３〜図１５のフローチャートに示す同様の処理により、素子温度ｔ、温度係数α、抵抗値Ｒを記憶することにより、作成できる。但し、抵抗値Ｒは上記式（３）を、温度係数αは上記式（４）を用いて逆算して得るものである。
【００６３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る請求項１記載の車載用電動機制御装置は、電動機の通電電流を検出する電流検出器およびパワー素子を内蔵した電力変換装置と、上記電流検出器からの検出電流を用いて上記パワー素子のスイッチングを制御する制御演算装置とを単一の容器内に収納し、車両に搭載して上記電動機の制御を行う装置である。そして、上記電流検出器は抵抗特性を有して上記パワー素子近傍に配置され、上記電力変換装置は、上記パワー素子の温度を検出し該検出温度で上記電流検出器の温度を兼用するパワー素子温度検出器を備え、上記制御演算装置は、信号入力インタフェース回路を構成する電子回路部品の周囲温度を検出する周囲温度検出器と、該周囲温度と関連付けた上記パワー素子温度検出器の特性データを予め記憶しこれに基づいてパワー素子温度のバラツキ特性を補償してパワー素子温度を算出するパワー素子温度算出手段と、上記電流検出器の特性バラツキ及び温度変化による特性変動を補償するために、パワー素子温度と検出電流とを関連付けた電流検出特性補償データを予め記憶した格納部と、上記パワー素子温度と上記電流検出特性補償データ及び上記周囲温度と上記電子回路部品の温度変化による定数変動特性に基づいて上記電流検出器からの検出電流を補正して電流値を算出する電流値算出手段と、該算出された電流値に基づいて上記パワー素子のスイッチングを制御する駆動信号を演算生成する手段と、さらに、電動機の制御運転を行う前に、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度に基づいて上記パワー素子のスイッチング動作を調整して上記電流検出器の特性を測定し、予め上記電流検出特性補償データを作成して上記格納部に記憶する電流検出特性補償データ作成手段とを備える。このため、スイッチング制御の基となる電流検出器からの検出電流を、電流検出器の特性バラツキなどの誤差、および上記電子回路部品による定数変動による誤差を補償して信頼性良く高精度に検出することができ、制御性が向上する。また、電動機の制御運転時と同一装置を用いて、制御のための電流検出特性補償データの作成が容易に行うことができ、効率的で信頼性の高い電動機制御が可能になる。また、電流検出特性補償データを作成する際に、パワー素子のスイッチング動作を伴って電流検出器の特性を測定するため、信頼性の高いデータ作成が容易で効果的に行える。また、電流検出器が電力変換装置に内蔵され、該電力変換装置と制御演算装置とが単一の容器内に収納されたため、組み立て工数、構成部品、および故障要因箇所が少ない構造となると共に、さらに電流検出器と制御演算装置との間の信号経路短縮によりノイズの影響が低減でき、検出電流値の信頼性が一層向上する。また、電流検出器がパワー素子近傍に配置され、該パワー素子の過熱を防止するためのパワー素子温度検出器で電流検出器の温度を容易に検出でき、電流検出器における検出電流値の精度向上とパワー素子の過熱防止効果とを併せ持ち、簡略な装置構成で信頼性向上が図れる。
【００６４】
またこの発明に係る請求項２記載の車載用電動機制御装置は、請求項１において、上記電流検出特性補償データが上記パワー素子温度に関する補正マップで構成され、上記補正マップは、上記パワー素子温度算出手段が出力する上記パワー素子温度と共に上記電動機に所定の指示電流量が流れる場合の上記電流検出器の電流検出値を上記パワー素子の使用温度範囲内で該パワー素子温度を変化させて所定の間隔毎に収集し、上記電動機の所定の指示電流量を上記電流検出器の検出電流範囲内で変化させて所定の間隔毎に収集した(指示電流値、パワー素子温度、電流検出値)を要素とするため、電流検出器の温度変動による特性バラツキを補償する電流検出特性補償データを、容易で確実に得ることができる。
【００６５】
またこの発明に係る請求項３記載の車載用電動機制御装置は、請求項１において、上記電流検出特性補償データが、温度に関する補正式で構成されるため、電流検出器の温度変動による特性バラツキを補償する電流検出特性補償データが確実に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による制御演算装置の具体的な構成例を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による電動機制御装置による温度検出特性データ作成時の構成を示すブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態３において電動機制御装置による温度検出特性データ作成時の、スイッチング素子のスイッチングパターンを示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態３によるパワー素子温度検出特性マップを示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態３において電動機制御装置による温度検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図９】  この発明の実施の形態３において電動機制御装置による温度検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図１０】  この発明の実施の形態４において電動機制御装置による電流検出検出特性データ作成時の構成を示すブロック図である。
【図１１】  この発明の実施の形態４において電動機制御装置による電流検出特性データ作成時の、スイッチング素子のスイッチングパターンを示す図である。
【図１２】  この発明の実施の形態４による電流検出特性マップを示す図である。
【図１３】  この発明の実施の形態４において電動機制御装置による電流検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図１４】  この発明の実施の形態４において電動機制御装置による電流検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図１５】  この発明の実施の形態４において電動機制御装置による電流検出特性データ作成における作成・記憶処理を示すフローチャートである。
【図１６】  この発明の実施の形態５による電流検出特性の補正式演算係数マップを示す図である。
【図１７】  従来の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２  電動機、５，５ａ〜５ｆ  スイッチング素子、７，７ａ〜７ｆ  パワー素子、
９  制御演算装置、１０  電力変換装置としての電力変換半導体、
１１  電動機制御装置、１２  制御演算手段、１３  周囲温度検出器、
１４，１４ａ〜１４ｃ  電流検出器、２２  電流検出特性補償データ格納部、
２３  電流値算出手段、２４  電動機駆動信号演算生成手段、
２５，２５ａ〜２５ｃ  パワー素子温度検出器、２６，２６ａ〜２６ｃ  電流検出器、
２７  パワー素子温度算出手段、２８  温度特性データ格納部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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