(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータに永久磁石を有する電動機の温度に応じて電動機の出力を制限する電動機制御装置において、
前記電動機の回転数を検出する検出手段と、
前記電動機のステータ温度及び前記回転数に応じ、前記ステータ温度が上昇するほど、かつ、前記回転数が増大するほどその制限量が多くなるように前記電動機の出力を制限するものであり、同一ステータ温度であっても前記回転数が大きい場合には小さい場合に比べてその制限量を多くする制御手段と、
を有することを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
ロータに永久磁石を有する電動機の温度に応じて電動機の出力を制限する電動機制御方法において、
前記電動機のステータ温度が上昇するほど、かつ、前記回転数が増大するほどその制限量が多くなるように前記電動機の出力制限量を増大させるものであり、同一ステータ温度であっても前記回転数が大きい場合には小さい場合に比べてその出力制限量を増大させる
ことを特徴とする電動機制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機制御装置及び方法、特に、電動機の出力制限に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車などに用いられる電動機の出力を電動機の温度に基づいて制限する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特開平４−３２５８０４号公報には、電動機の温度を検出し、電動機温度が上昇した場合に加熱防止のため供給電流量を制限することで出力を低下させる技術が開示されている。なお、電動機の温度としては、例えばステータの温度が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電動機を低〜中回転域で運転している場合にはステータの温度はロータの温度とほとんど同一であり、ステータの温度をもって電動機の温度としても問題は生じないが、電動機を高回転域で連続して運転した場合、永久磁石に生じる渦電流により自己発熱し、永久磁石の温度がステータの温度以上となる（ステータの温度は回転数によらずほぼ一定であるが、ロータは回転数の増大に伴って温度上昇する）。したがって、ロータに永久磁石を用いる同期式電動機の場合、高回転域でロータが加熱して永久磁石の磁界強度に影響が生じることを防止するためには、電動機の出力制限量を大きくする必要がある。
【０００５】
しかしながら、高回転域でロータが加熱しないように電動機の出力制限量を一義的に決定してしまうと、低〜中回転域においても必要以上に出力制限が行われてしまい（低〜中回転域では既述したようにステータとロータの温度はほぼ同一であり、したがってステータの温度よりも高い温度を基準として出力制限を行うと、出力制限が過多となる）、電気自動車に用いた場合には低速でのトルク不足により登坂性能が低下するなどの問題が生じ得る。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電動機の回転数によらず最適な出力制限を行うことで、電動機の保護を図るとともに電動機性能を向上させることができる装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ロータに永久磁石を有する電動機の温度に応じて電動機の出力を制限する電動機制御装置において、前記電動機の回転数を検出する検出手段と、前記温度及び前記回転数に応じて前記電動機の出力を制限する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、ロータに永久磁石を有する電動機の温度に応じて電動機の出力を制限する電動機制御方法において、前記電動機の回転数が増大するほど前記電動機の出力制限量を増大させることを特徴とする。
【０００９】
回転数に応じて電動機の出力制限量を変化させる、すなわち低回転域では出力制限量を少なく、高回転域ではロータの温度上昇を考慮して出力制限量を多くすることで、電動機の温度保護と電動機性能（特に低回転域における性能）の向上をともに達成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について、電気自動車（ハイブリッド車を含む）を例にとり説明する。
【００１１】
図１には、本実施形態の構成ブロック図が示されている。交流電動機（モータ）１０はステータ１０ａ及びロータ１０ｂを含んで構成される、ステータ１０ａには電力制御回路１８から三相交流が供給され、回転磁界を発生させる。なお、電力制御回路１８はインバータを含み、図示しないバッテリからの直流電力を交流電力に変換してステータ１０ａの巻線に供給する。供給すべき電力は後述するコンピュータ１６で決定される。ロータ１０ｂの外周には永久磁石が配置され、回転磁界との磁気的相互作用により同期回転する。ロータ１０ｂには駆動軸が接続され、この駆動軸の回転、すなわち電動機１０の回転数Ｎｍは回転数センサ１２で検出される。また、電動機１０の温度としてステータ巻線に温度センサ１４が設けられ、ステータ１０ａの温度を電動機１０の温度Ｔｍとして検出する。なお、電動機１０の回転数が低い場合（〜２０００ｒｐｍ程度）の場合にはステータ１０ａの温度はロータ１０ｂの温度とほぼ等しく電動機１０の温度としても問題ないが、電動機１０の回転数が高い場合（およそ４０００ｒｐｍ以上）にはステータ１０ａの温度よりもロータ１０ｂの温度が高くなるので、高回転域では電動機１０の温度は検出値よりも高くなる。検出された電動機温度Ｔｍ及び回転数Ｎｍは、コンピュータ１６に供給される。
【００１２】
コンピュータ１６は、アクセル２０からのアクセル開度信号に基づいて必要なトルク指令値を算出して電力制御回路１８に出力するが、トルク指令値を算出する際に、従来のように電動機１０の温度Ｔｍのみに基づいて算出するのではなく、電動機１０の温度Ｔｍと電動機１０の回転数Ｎｍとに基づいて算出する。すなわち、電動機１０の加熱を防止すべく、電動機１０の温度が上昇した場合には本来のトルク指令値（アクセル開度から定まるトルク指令値）に対して制限をかけるとともに、電動機１０の回転数が上昇した場合にも、本来のトルク指令値に対して制限をかける。これにより、電動機１０の温度保護を図ると同時に、低〜中回転域においても必要な量だけ出力制限でき、低速でも必要十分な出力を得ることができる。
【００１３】
図２には、コンピュータ１６でトルク指令値を算出する際に用いられる出力制限率Ａ（％）が示されている。なお、本来のトルク指令値をＴ、電力制御回路１８に供給するトルク指令値をＴｍとすると、Ｔｍ＝Ａ／１００＊Ｔの関係にある。
【００１４】
図において、横軸は電動機１０の温度、縦軸は出力制限率である。また、図中実線１００は電動機１０の回転数Ｎｍが２０００ｒｐｍ以下の場合の出力制限率を示し、実線２００は電動機１０の回転数Ｎｍが４０００ｒｐｍ以上の場合の出力制限率を示している。実線１００では、電動機１０の温度が１４０度までは出力制限率は１００％であり、トルク指令値Ｔｍ＝Ｔとなる。電動機１０の温度が１４０度を超えると、出力制限率Ａは１００％から連続的に減少し、１６０度で０％となる。したがって、電動機１０の温度が１４０度を超えるとトルク指令値Ｔｍは徐々に低下し、１６０度ではトルク指令値が０となり、電動機１０を加熱から防止できる。
【００１５】
一方、実線２００では、電動機１０の温度が１３０度までは出力制限率は１００％であり、１３０度を超えると１００％から連続的に減少し、１５０度で０％となる。したがって、実線１００と同様に電動機１０を加熱から防止できるとともに、実線１００の場合に比べてより低い温度から出力制限を行っているので、電動機１０の回転数の増大に伴うロータ１０ｂの温度上昇（ひいては温度上昇によるロータ１０ｂの永久磁石の消磁）を確実に防止できる。また、言い換えるならば、実線１００に示すように回転数が低い場合には電動機１０がより高い温度に達しない限り出力制限は行わず、同一温度（例えば１４０度）において低回転数の場合には高回転数の場合に比べて出力制限量も小さいので（定義から明らかなように、出力制限率Ａが低下するほど、出力制限量は大きくなる）、低回転においても十分なトルクが得られることになる。従来技術においては、電動機１０の温度のみに基づいた出力制限が行われており、回転数によらず一義的に実線２００のような出力制限が行われており、本実施形態のように回転数に応じて出力制限量を変化させる利点は図２から明らかであろう。
【００１６】
なお、図２においては電動機１０の回転数Ｎｍが２０００ｒｐｍ以下と４０００ｒｐｍ以上の場合についてのみ示したが、２０００ｒｐｍから４０００ｒｐｍの間の回転数の場合には、同図の矢印に示すように回転数の増大に応じて順次実線１００から実線２００へと移動するような出力制限率Ａを規定すればよい。また、コンピュータ１６がトルク指令値Ｔｍを算出するに際しては、予め出力制限率Ａをマップ（電動機１０の温度と回転数を変数とした２次元マップ）としてメモリに記憶しておき、検出された電動機１０の温度Ｔｍと回転数Ｎｍに応じて対応する出力制限率Ａをマップから読み出せばよい。マップの一例を以下に示す。
【００１７】
【表１】
0003557924.tif 000002
この表において、行は電動機１０の回転数（０、２０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、６０００ｒｐｍ）、列は電動機１０の温度（０、１３０度、１４０度、１５０度、１６０度、１７０度）を表す。なお、回転数及び温度がこれらの間の値である場合には、線形補間して出力制限率を求めればよい。
【００１８】
このように、本実施形態では、電動機の温度と回転数に基づいてトルク指令値を決定しているので、電動機の温度保護を図るとともに、特に低回転域においても必要なトルクを得ることができる。
【００１９】
なお、本実施形態では図２に示すように電動機１０の出力制限率Ａを線形に変化させているが、非線形的に変化させてもよい。
【００２０】
また、本実施形態では、Ｔｍ＝Ａ／１００＊Ｔによりトルク指令値を算出しているが、温度に依存する出力制限率Ｂと回転数に依存する出力制限率Ｃとを用いて、Ｔｍ＝Ｂ／１００＊Ｃ／１００＊Ｔによりトルク指令値を算出してもよい。この場合、Ｂは温度が増大するほど低下（出力制限量は増大）し、Ｃは回転数が増大するほど低下（出力制限量は増大）する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電動機の回転数によらず最適な出力制限を行うことで、電動機の温度保護及び電動機性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の構成図である。
【図２】実施形態の出力制限率のグラフ図である。
【符号の説明】
１０  電動機、１２  回転数センサ、１４  温度センサ、１６  コンピュータ、１８  電力制御回路、２０  アクセル。
【図１】
0003557924.tif 000003
【図２】
0003557924.tif 000004