(57)【要約】【課題】インバータ温度を適切に推定可能な回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供する【解決手段】サーミスタ１６は、それぞれのインバータ１１、１２の温度であるインバータ温度の推定のベースとなるベース温度を検出する。温度推定部５３は、ベース温度、および、インバータ１１、１２への通電による温度変化量に基づいて、インバータ温度を推定する。第１インバータ１１のスイッチング素子１１１〜１１６のオン抵抗は、第２インバータ１２のスイッチング素子１２１〜１２６のオン抵抗より小さい。サーミスタ１６は、第１インバータ１１との距離が、第２インバータ１２との距離よりも短い領域である第１領域Ｂ１に配置される。これにより、ベース温度Ｈｂを適切に検出することができるので、インバータ温度Ｈ１、Ｈ２を適切に推定することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻線組（８１、８２）を有する回転電機（８０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
前記巻線組ごとに対応して設けられる複数のインバータ（１１、１２）と、
それぞれの前記インバータの温度であるインバータ温度の推定のベースとなるベース温度を検出する温度検出素子（１６）と、
前記ベース温度および前記インバータへの通電による温度変化量に基づいて前記インバータ温度を推定する温度推定部（５３）を有する制御部（３０）と、
を備え、
複数の前記インバータのうちの１つである第１インバータ（１１）のスイッチング素子（１１１〜１１６）のオン抵抗は、他の前記インバータである第２インバータ（１２）のスイッチング素子（１２１〜１２６）のオン抵抗より小さく、
前記温度検出素子は、前記第１インバータとの距離が、前記第２インバータとの距離よりも短い領域に配置される回転電機制御装置。
【請求項２】
前記巻線組および対応して設けられる部品の組み合わせを系統とすると、
前記制御部は、一部の前記系統に異常が生じた場合、異常が生じていない前記系統を用いて前記回転電機の駆動を継続する請求項１に記載の回転電機制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度推定部での演算に用いられるパラメータを設定するパラメータ設定部（５２）を有し、
前記パラメータ設定部は、一部の前記系統を用いて前記回転電機の駆動を継続する場合、全ての前記系統を用いて前記回転電機を駆動する場合とは、前記パラメータを変更する請求項２に記載の回転電機制御装置。
【請求項４】
前記第１インバータに係る前記系統である第１系統に異常が生じており、前記第２インバータに係る前記系統である第２系統にて前記回転電機の駆動を継続する場合に用いる前記パラメータは、前記第２系統に異常が生じており、前記第１系統にて前記回転電機の駆動を継続する場合よりも、前記第１系統および前記第２系統を用いて前記回転電機を駆動する場合との変更幅が大きい請求項３に記載の回転電機制御装置。
【請求項５】
前記温度推定部は、前記巻線組に通電される電流についての電流二乗値または電流二乗値の積算値の時間平均を入力とし、一次遅れ応答を前記温度変化量として出力する一次遅れ演算器（５３１、５３２）を有し、
前記パラメータは、前記一次遅れ演算器における応答定数である請求項３または４に記載の回転電機制御装置。
【請求項６】
複数の前記インバータ、前記温度検出素子、および、前記制御部は、前記回転電機を軸方向に投影した投影領域内に配置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機制御装置（１０）と、
運転者の操舵を補助する補助トルクを発生する前記回転電機と、
前記回転電機の回転を駆動対象（９２）に伝達する動力伝達部材（８９）と、
を備える電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータコイル、又は、電力変換器を構成する電子部品の温度を推定し、例えば電流指令値を制限することにより過熱を防止するモータ制御装置が知られている。例えば特許文献１では、温度センサのセンサ値に温度変化量を加算することで、温度推定値を演算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９２９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
巻線組およびインバータの組み合わせを「系統」とすると、特許文献１は、１系統での温度推定について開示されている。特許文献１では、複数系統での温度推定については、なんら言及されていない。また、複数系統のときの温度センサの配置についても何ら言及されていない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータ温度を適切に推定可能な回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の回転電機制御装置は、複数の巻線組（８１、８２）を有する回転電機（８０）の駆動を制御するものであって、複数のインバータ（１１、１２）と、温度検出素子（１６）と、制御部（３０）と、を備える。
インバータは、巻線組ごとに対応して設けられる。
温度検出素子は、それぞれのインバータの温度であるインバータ温度の推定のベースとなるベース温度を検出する。
制御部は、温度推定部（５３）を有する。温度推定部は、ベース温度、および、インバータへの通電による温度変化量に基づいて、インバータ温度を推定する。
【０００６】
複数のインバータの１つである第１インバータ（１１）のスイッチング素子（１１１〜１１６）のオン抵抗は、他のインバータである第２インバータ（１２）のスイッチング素子（１２１〜１２６）のオン抵抗より小さい。
温度検出素子は、第１インバータとの距離が、第２インバータとの距離よりも短い領域に配置される。
温度検出素子をオン抵抗が小さいスイッチング素子で構成される第１インバータ側に配置しているので、オン抵抗が大きいスイッチング素子で構成される第２インバータ側に配置する場合と比較して、インバータからのもらい熱を受けにくい。したがって、ベース温度を適切に検出できるので、インバータ温度を適切に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるモータ制御装置を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態によるインバータおよびサーミスタの配置を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による制御部を説明するブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による温度推定部を説明するブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態によるベース温度の上昇分の内訳を説明するタイムチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による温度推定値を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による片系統駆動時の温度推定値を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明による回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態を図１〜図８に示す。
図１に示すように、回転電機制御装置としてのモータ制御装置１０は、回転電機としてのモータ８０とともに、運転者によるステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置８に適用される。
【０００９】
図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の構成を示す。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を有する。
【００１０】
ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、運転者がステアリングホイール９１を操作することにより入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。
【００１１】
運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。
【００１２】
電動パワーステアリング装置８は、モータ８０、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部材である減速ギア８９、および、モータ制御装置１０等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」としてもよい。すなわち、本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応するが、ラック軸９７を「駆動対象」としてもよい。
モータ８０は、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助する補助トルクを出力するものであって、電源としてのバッテリ５（図２参照）から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。
【００１３】
図２に示すように、モータ８０は、３相ブラシレスモータであって、２組の巻線組８１、８２を有する。
第１巻線組８１は、第１Ｕ相コイル８１１、第１Ｖ相コイル８１２、および、第１Ｗ相コイル８１３を有する。コイル８１１、８１２、８１３は、一端が第１インバータ１１と接続され、他端が結線される。
第２巻線組８２は、第２Ｕ相コイル８２１、第２Ｖ相コイル８２２、および、第２Ｗ相コイル８２３を有する。コイル８２１、８２２、８２３は、一端が第２インバータ１２と接続され、他端が結線される。
本実施形態では、第１巻線組８１と第２巻線組８２とは、所定の電気角（例えば３０°）分、ずれて配置され、巻線組８１、８２には、電気角のずれに応じて位相をずらした電力が供給される。
【００１４】
モータ制御装置１０は、第１インバータ１１、第２インバータ１２、温度検出素子としてのサーミスタ１６、および、制御部３０等を備える。インバータ１１、１２、サーミスタ１６、および、制御部３０は、基板２０に実装される。モータ制御装置１０は、モータ８０の軸方向の一方側に設けられ、モータ８０を軸方向に投影した投影領域Ｂｍに収まるように設けられている（図１参照）。本実施形態では、モータ８０とモータ制御装置１０とが一体であり、所謂「機電一体型」となっている。
【００１５】
第１インバータ１１は、第１巻線組８１に対応して設けられ、第２インバータ１２は、第２巻線組８２に対応して設けられる。以下、第１巻線組８１、および、第１巻線組８１に対応して設けられる第１インバータ１１等の組み合わせを第１系統とする。また、第２巻線組８２、および、第２巻線組８２に対応して設けられる第２インバータ１２等の組み合わせを第２系統とする。以下適宜、第１系統に係る構成等に「第１」、第２系統に係る構成等に「第２」を付す。また、第１系統に係るパラメータ等に、添え字の「１」を付し、第２系統に係るパラメータ等に、添え字の「２」を付す。
【００１６】
第１インバータ１１は、３相インバータであり、第１スイッチング素子１１１〜１１６を有する。スイッチング素子１１１〜１１３が高電位側に接続され、スイッチング素子１１４〜１１６が低電位側に接続される。
対になるＵ相のスイッチング素子１１１、１１４の接続点は、第１Ｕ相コイル８１１に接続される。対になるＶ相のスイッチング素子１１２、１１５の接続点は、第１Ｖ相コイル８１２に接続される。対になるＷ相のスイッチング素子１１３、１１６の接続点は、第１Ｗ相コイル８１３に接続される。
【００１７】
第２インバータ１２は、３相インバータであり、第２スイッチング素子１２１〜１２６を有する。スイッチング素子１２１〜１２３が高電位側に接続され、スイッチング素子１２４〜１２６が低電位側に接続される。
対になるＵ相のスイッチング素子１２１、１２４の接続点は、第２Ｕ相コイル８２１に接続される。対になるＶ相のスイッチング素子１２２、１２５の接続点は、第２Ｖ相コイル８２２に接続される。対になるＷ相のスイッチング素子１２３、１２６の接続点は、第２Ｗ相コイル８２３に接続される。
【００１８】
本実施形態では、スイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６はＭＯＳＦＥＴであって、第１スイッチング素子１１１〜１１６と第２スイッチング素子１２１〜１２６とは、オン抵抗が異なるものが用いられている。本実施形態では、第１スイッチング素子１１１〜１１６のオン抵抗Ｒ１は、第２スイッチング素子１２１〜１２６のオン抵抗Ｒ２より小さい。すなわち、Ｒ１＜Ｒ２である。そのため、スイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６に同様に通電した場合、第２スイッチング素子１２１〜１２６は、第１スイッチング素子１１１〜１１６よりも昇温しやすい。
【００１９】
スイッチング素子１１１〜１１３の高電位側を接続する高電位ラインＬｐ１は、バッテリ５の正極に接続される。高電位ラインＬｐ１には、電源リレー７１が設けられる。スイッチング素子１２１〜１２３の高電位側を接続する高電位ラインＬｐ２は、バッテリ５の正極に接続される。高電位ラインＬｐ２には、電源リレー７２が設けられる。電源リレー７１、７２は、メカリレーであってもよいし、スイッチング素子１１１等と同様、ＭＯＳＦＥＴ等であってもよい。なお、電源リレー７１、７２としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合、バッテリ５が誤って逆向きに接続されたときに逆向きの電流が流れるのを避けるべく、寄生ダイオードの向きが反対向きとなるように接続される逆接保護リレーを設けることが望ましい。
コンデンサ７３は、インバータ１１、１２と並列に接続される。
【００２０】
第１電流検出部１３は、電流検出素子１３１〜１３３を有する。電流検出素子１３１は、スイッチング素子１１４とグランドラインＬｇ１との間に設けられ、第１Ｕ相コイル８１１に流れる第１Ｕ相電流Ｉｕ１を検出する。電流検出素子１３２は、スイッチング素子１１５とグランドラインＬｇ１との間に設けられ、第１Ｖ相コイル８１２に流れる第１Ｖ相電流Ｉｖ１を検出する。電流検出素子１３３は、スイッチング素子１１６とグランドラインＬｇ１との間に設けられ、第１Ｗ相コイル８１３に流れる第１Ｗ相電流Ｉｗ１を検出する。
【００２１】
第２電流検出部１４は、電流検出素子１４１〜１４３を有する。電流検出素子１４１は、スイッチング素子１２４とグランドラインＬｇ２との間に設けられ、第２Ｕ相コイル８２１に流れる第２Ｕ相電流Ｉｕ２を検出する。電流検出素子１４２は、スイッチング素子１２５とグランドラインＬｇ２との間に設けられ、第２Ｖ相コイル８２２に流れる第２Ｖ相電流Ｉｖ２を検出する。電流検出素子１４３は、スイッチング素子１２６とグランドラインＬｇ２との間に設けられ、第２Ｗ相コイル８２３に流れる第２Ｗ相電流Ｉｗ２を検出する。
本実施形態では、電流検出素子１３１〜１３３、１４１〜１４３は、シャント抵抗であるが、ホール素子等としてもよい。電流検出部１３、１４の検出値は、制御部３０に出力される。
【００２２】
サーミスタ１６は、スイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６の過渡温度上昇におけるベース温度Ｈｂを検出する。本実施形態では、ヒートシンク１５の温度をベース温度Ｈｂとする。サーミスタ１６の検出値であるベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓは、制御部３０に出力される。
【００２３】
図３に示すように、スイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６、電流検出素子１３１〜１３３、１４１〜１４３、サーミスタ１６、制御部３０、電源リレー７１、７２等は、基板２０のヒートシンク１５側の面２０１（図１参照）に実装される。スイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６等は、ヒートシンク１５に放熱可能に設けられる。
図１では、ヒートシンク１５は、モータ制御装置１０に設けられているが、例えばモータ８０のモータ制御装置１０側に設けられるフレーム部材をヒートシンクとして用いてもよい。
【００２４】
基板２０には、コイル８１１〜８１３と接続される図示しないモータ線がそれぞれ挿通されるモータ線挿通孔２１が形成される。また、基板２０には、コイル８２１〜８２３と接続される図示しないモータ線がそれぞれ挿通されるモータ線挿通孔２２が接続される。基板２０とモータ線とは、例えばはんだ等により電気的に接続される。
【００２５】
基板２０の中心Ｏを通る中心線Ｃで基板２０を２つの領域に分け、第１スイッチング素子１１１〜１１６、電流検出素子１３１〜１３３および電源リレー７１が実装され、モータ線挿通孔２１が形成される側の領域を第１領域Ｂ１、第２スイッチング素子１２１〜１２６、電流検出素子１４１〜１４３および電源リレー７２が実装され、モータ線挿通孔２２が形成される側の領域を第２領域Ｂ２とする。すなわち、第１系統に係る部品が第１領域Ｂ１に設けられ、第２系統に係る部品が第２領域Ｂ２に設けられる。
【００２６】
本実施形態のサーミスタ１６は、基板２０のヒートシンク１５側の面２０１であって、第１領域Ｂ１に実装される。サーミスタ１６は、図示した箇所に限らず、ヒートシンク１５の温度を検出可能な第１領域Ｂ１のいずれの箇所に配置してもよい。また、サーミスタ１６は、第１領域Ｂ１内であって、大電流が通電されるスイッチング素子１１１〜１１６、電流検出素子１３１〜１３３、電源リレー７１、および、モータ線からできるだけ離した箇所に配置することが望ましい。
【００２７】
図２〜図４に示すように、制御部３０は、マイコン等を主体として構成される。制御部３０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
【００２８】
制御部３０は、トルクセンサ９４から取得される操舵トルクＴｓ、回転角センサ７５から取得される電気角θｅ、および、電流検出部１３、１４から取得される相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１、Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２等に基づく電流フィードバック制御により、モータ８０の駆動を制御する。
【００２９】
図４に示すように、制御部３０は、３相２相変換部３１、４１、減算器３２、３３、４２、４３、制御器３４、４４、２相３相変換部３５、４５、異常判定部５１、パラメータ設定部としての応答定数設定部５２、温度推定部５３、および、電流制限部５６、５７を有する。
【００３０】
第１系統３相２相変換部３１は、電気角θｅに基づき、相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１をｄｑ変換し、第１ｄ軸電流検出値Ｉｄ１および第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１を演算する。
減算器３２は、第１ｄ軸電流指令値Ｉｄ１*と第１ｄ軸電流検出値Ｉｄ１との偏差ΔＩｄ１を演算する。減算器３３は、第１ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*と第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１との偏差ΔＩｑ１を演算する。
制御器３４は、偏差ΔＩｄ１、ΔＩｑ１が０に収束するように、ＰＩ演算等により、第１ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１*および第１ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１*を演算する。
第１系統２相３相変換部３５は、第１ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１*および第１ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１*を電気角θｅに基づいて逆ｄｑ変換し、３相の第１電圧指令値Ｖｕ１*、Ｖｖ１*、Ｖｗ１*を演算する。
【００３１】
第２系統３相２相変換部４１は、電気角θｅに基づき、相電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２をｄｑ変換し、第２ｄ軸電流検出値Ｉｄ２および第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２を演算する。
減算器４２は、第２ｄ軸電流指令値Ｉｄ２*と第２ｄ軸電流検出値Ｉｄ２との偏差ΔＩｄ２を演算する。減算器４３は、第２ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*と第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２との偏差ΔＩｑ２を演算する。
制御器４４は、偏差ΔＩｄ２、ΔＩｑ２が０に収束するように、ＰＩ演算等により、第２ｄ軸電圧指令値Ｖｄ２*および第２ｑ軸電圧指令値Ｖｑ２*を演算する。
第２系統２相３相変換部４５は、第２ｄ軸電圧指令値Ｖｄ２*および第２ｑ軸電圧指令値Ｖｑ２*を電気角θｅに基づいて逆ｄｑ変換し、３相の第２電圧指令値Ｖｕ２*、Ｖｖ２*、Ｖｗ２*を演算する。
【００３２】
制御部３０は、第１電圧指令値Ｖｕ１*、Ｖｖ１*、Ｖｗ１*に基づき、第１インバータ１１の駆動に係る制御信号を生成し、駆動回路２８（図２参照）を経由して、スイッチング素子１１１〜１１６のオンオフ作動を制御する。また制御部３０は、第２電圧指令値Ｖｕ２*、Ｖｖ２*、Ｖｗ２*に基づき、第２インバータ１２の駆動に係る制御信号を生成し、駆動回路２８を経由して、スイッチング素子１２１〜１２６のオンオフ作動を制御する。
【００３３】
図４および図５に示すように、異常判定部５１では、第１系統および第２系統に異常が生じているか否かを判定する。ここでは、例えば天絡、地絡、断線、ならびに、スイッチング素子のショート故障およびオープン故障等が判定される。ここでの異常判定は、公知の方法にてなされる。第１系統および第２系統が共に正常である場合、第１系統および第２系統を用いてモータ８０を駆動する。第１系統に異常が生じている場合、第１系統を停止し、第２系統を用いてモータ８０の駆動を継続可能である。第２系統に異常が生じている場合、第２系統を停止し、第１系統を用いてモータ８０の駆動を継続可能である。第１系統および第２系統の両方に異常が生じている場合、モータ８０の駆動を停止する。以下、第１系統および第２系統を用いてモータ８０を駆動することを「両系統駆動」、第１系統または第２系統を用いてモータ８０を駆動することを「片系統駆動」とする。
【００３４】
図５に示すように、応答定数設定部５２は、ゲイン設定部５２１および時定数設定部５２２を有する。
ゲイン設定部５２１は、温度推定に用いるゲインＫｎを設定する。
時定数設定部５２２は、温度推定に用いる時定数τｎを設定する。
【００３５】
以下、ゲインＫｎの「ｎ」には、系統を示す添え字が入るものとし、第１系統の温度推定に係るゲインを第１ゲインＫ１、第２系統の温度推定に係るゲインを第２ゲインＫ２とする。また、時定数τｎの「ｎ」には系統を示す添え字が入るものとし、第１系統の温度推定に係る時定数を第１時定数τ１、第２系統の温度推定に係る時定数を第２時定数τ２とする。
本実施形態では、ゲインＫｎおよび時定数τｎを「応答定数」とし、ゲインおよび時定数の少なくとも一方を変更することが「応答定数を変更する」ことに対応する。
【００３６】
温度推定部５３は、系統ごとの温度である第１インバータ温度Ｈ１および第２インバータ温度Ｈ２を推定する。
具体的には、温度推定部５３は、一次遅れ演算器５３１、５３２、および、加算器５３６、５３７を有し、第１温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔおよび第２温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔを演算する。本実施形態では、第１温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔは第１インバータ１１の温度推定値であり、第２温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔは第２インバータ１２の温度推定値である。
【００３７】
一次遅れ演算器５３１は、電流二乗値（Ｉｄ１）2、（Ｉｑ１）2、ゲインＫ１、および、時定数τ１が入力され、入力された電流二乗値または電流二乗値の積算値の時間平均に対し、伝達関数｛Ｋ１／（τ１ｓ＋１）｝による一次遅れ応答を演算し、温度変化量ΔＨ１を出力する。一次遅れ演算器５３１には、電流二乗値として、（Ｉｄ１）2、（Ｉｑ１）2がそれぞれ入力されてもよいし、電流二乗値の和（すなわち（Ｉｄ１）2＋（Ｉｑ１）2）が入力されるようにしてもよい。
【００３８】
一次遅れ演算器５３２は、電流二乗値（Ｉｄ２）2、（Ｉｑ２）2、ゲインＫ２、および、時定数τ２が入力され、入力された電流二乗値または電流二乗値の積算値の時間平均に対し、伝達関数｛Ｋ２／（τ２ｓ＋１）｝による一次遅れ応答を演算し、温度変化量ΔＨ２を出力する。一次遅れ演算器５３２には、電流二乗値として、（Ｉｄ２）2、（Ｉｑ２）2がそれぞれ入力されてもよいし、電流二乗値の和（すなわち（Ｉｄ２）2＋（Ｉｑ２）2）が入力されるようにしてもよい。
【００３９】
加算器５３６は、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓと温度変化量ΔＨ１とを加算し、第１温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔを演算する。第１温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔは、第１電流制限部５６に出力される。
加算器５３７は、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓと温度変化量ΔＨ２とを加算し、第２温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔを演算する。第２温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔは、第２電流制限部５７に出力される。
すなわち、温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔ、Ｈ２＿ｅｓｔは、式（１）、（２）で表される。
Ｈ１＿ｅｓｔ＝Ｈｂ＿ｓｎｓ＋ΔＨ１    ・・・（１）
Ｈ２＿ｅｓｔ＝Ｈｂ＿ｓｎｓ＋ΔＨ２    ・・・（２）
【００４０】
第１電流制限部５６は、第１温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔに基づき、第１ｑ軸電流制限値Ｉｑ１＿ｌｉｍを決定する。電流制限値Ｉｑ１＿ｌｉｍは、温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔが大きいほど、すなわち第１インバータ温度Ｈ１が高いほど、小さくなるように決定される。第１電流制限部５６は、トルク指令値等に基づいて決定される第１制限前ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*＿ｂが第１ｑ軸電流制限値Ｉｑ１＿ｌｉｍより大きい場合、第１ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*を第１ｑ軸電流制限値Ｉｑ１＿ｌｉｍとする。第１制限前ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*＿ｂが第１ｑ軸電流制限値Ｉｑ１＿ｌｉｍ以下の場合、第１制限前ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*＿ｂをそのまま第１ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*とする。
【００４１】
第２電流制限部５７は、第２温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔに基づき、第２ｑ軸電流制限値Ｉｑ２＿ｌｉｍを決定する。電流制限値Ｉｑ２＿ｌｉｍは、温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔが大きいほど、すなわち第２インバータ温度Ｈ２が高いほど、小さくなるように決定される。第２電流制限部５７は、トルク指令値等に基づいて決定される第２制限前ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*＿ｂが第２ｑ軸電流制限値Ｉｑ２＿ｌｉｍより大きい場合、第２ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*を第２ｑ軸電流制限値Ｉｑ２＿ｌｉｍとする。第２制限前ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*＿ｂが第２ｑ軸電流制限値Ｉｑ２＿ｌｉｍ以下の場合、第２制限前ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*＿ｂをそのまま第２ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*とする。
ここでは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*、Ｉｑ２*について説明したが、ｑ軸電流に係る値に替えて、ｄ軸電流に係る値を用いることで、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｄ２*も同様に演算される。
【００４２】
ここで、サーミスタ１６の検出値であるベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓについて説明する。
図６は、同様の正弦波電流を巻線組８１、８２に通電したときのベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓの上昇分の内訳を説明する図である。図６では、ヒートシンク１５の初期温度Ｈ０を横軸とし、通電に伴うインバータ１１、１２の発熱以外の要因については無視した。図６において、（ａ）はサーミスタ１６を第１領域Ｂ１に配置した場合であり、（ｂ）はサーミスタ１６を第２領域Ｂ２に配置した場合の参考例である。
【００４３】
本実施形態と参考例について説明しておく。以下、距離Ｌ１は、サーミスタ１６の最も近くに配置される第１インバータ１１のスイッチング素子１１１〜１１６とサーミスタ１６との距離とする。距離Ｌ２は、サーミスタ１６の最も近くに配置される第２インバータ１２のスイッチング素子１２１〜１２６とサーミスタ１６との距離とする。また、距離Ｌ１、Ｌ２は、それぞれインバータ１１、１２の実装領域の中心とサーミスタ１６との距離としてもよい。
【００４４】
本実施形態では、サーミスタ１６が第１領域Ｂ１に配置されているので、サーミスタ１６と第１インバータ１１との距離Ｌ１は、サーミスタ１６と第２インバータ１２との距離Ｌ２より小さい。すなわち、Ｌ１＜Ｌ２である。
一方、参考例では、サーミスタ１６と第１インバータ１１との距離Ｌ１は、サーミスタ１６と第２インバータ１２との距離Ｌ２より大きい。すなわち、Ｌ１＞Ｌ２である。
【００４５】
ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓは、式（３）のように表される。
Ｈｂ＿ｓｎｓ＝ｆ（Ｒ１）＋ｇ（Ｒ２）＋Ｈ０    ・・・（３）
式中のｆ（Ｒ１）は、第１インバータ１１からの受熱による温度変化量、ｇ（Ｒ２）は、第２インバータ１２からの受熱による温度変化量、Ｈ０はヒートシンク１５の初期温度である。以下、通電によりインバータ１１、１２が昇温することでサーミスタ１６が受ける熱を「もらい熱」という。
【００４６】
また、式（３）中のｆ（Ｒ１）は、スイッチング素子１１１〜１１６のオン抵抗Ｒ１に基づく関数であることを意味し、第１インバータ１１とサーミスタ１６との距離Ｌ１が小さいほど、大きい値となる。また、ｇ（Ｒ２）は、スイッチング素子１２１〜１２６のオン抵抗Ｒ２に基づく関数であることを意味し、第２インバータ１２とサーミスタ１６との距離Ｌ２が小さいほど、大きい値となる。
【００４７】
モータ制御装置１０の温度が飽和するまでの過渡期において、サーミスタ１６の配置箇所によって、式（３）中のｆ（Ｒ１）、ｇ（Ｒ２）が異なる値となるため、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓは、サーミスタ１６の配置箇所によって異なる値となる。なお、通電開始からモータ制御装置１０の温度が飽和するのに要する時間が経過した後は、サーミスタ１６の配置箇所によらず、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓは等しくなる。
【００４８】
図６（ａ）の例では、サーミスタ１６が第１領域Ｂ１に配置されているので、第１スイッチング素子１１１〜１１６の発熱の影響を受けやすい。図６（ｂ）の例では、サーミスタ１６が第２領域Ｂ２に配置されているので、第２スイッチング素子１２１〜１２６の発熱の影響を受けやすい。また、Ｒ１＜Ｒ２であるので、サーミスタ１６を第２領域Ｂ２に配置した場合、第１領域Ｂ１に配置した場合と比較し、過渡期におけるベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓの上昇幅が大きい。
【００４９】
また、温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔ、Ｈ２＿ｅｓｔは、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓに温度変化量ΔＨ１、ΔＨ２を加算することで演算される（式（１）、（２）参照）。そのため、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓがもらい熱により上昇すると、温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔ、Ｈ２＿ｅｓｔが実際より高く推定される虞がある。
【００５０】
本実施形態では、図６および図７に示すように、サーミスタ１６を第１領域Ｂ１に配置することで、第２領域Ｂ２に配置する場合と比較し、スイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６からのもらい熱によるベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓの上昇を抑えている。
したがって、サーミスタ１６を第１領域Ｂ１に配置した場合、第１温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔと実際の第１インバータ温度Ｈ１との差である推定誤差Ｅ１は、サーミスタ１６を第２領域Ｂ２に配置した場合より小さい。同様に、サーミスタ１６を第１領域Ｂ１に配置した場合、第２温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔと実際の第２インバータ温度Ｈ２との差である推定誤差Ｅ２は、サーミスタ１６を第２領域Ｂ２に配置した場合より小さい。すなわち、サーミスタ１６を第１領域Ｂ１に配置することで、第２領域Ｂ２に配置する場合と比較し、精度よく温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔ、Ｈ２＿ｅｓｔが演算される。
【００５１】
片系統駆動時の温度推定を図８に基づいて説明する。図８（ａ）は第１系統に異常が生じ、第２系統で片系統駆動する場合であり、図８（ｂ）は第２系統に異常が生じ、第１系統で片系統駆動する場合である。また、図８（ａ）では、両系統駆動時と同じゲインおよび時定数を用いて温度変化量ΔＨ２を演算した場合の温度推定値を、Ｈ２＿ｅｓｔ＿ａとした。また、片系統駆動時において、駆動している側のインバータ温度Ｈ１、Ｈ２は、両系統駆動時と同様であるものとする。
【００５２】
図８（ａ）に示すように、第２系統を用いて片系統駆動する場合、第１インバータ１１を駆動しないため、第１インバータ１１からのもらい熱による昇温が生じず、両系統駆動時と比較し、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓが小さくなる。そのため、第２系統での片系統駆動時において、両系統駆動時と同じゲインおよび時定数を用いて温度変化量ΔＨ２を演算すると、温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔ＿ａは、両系統駆動時よりも小さい値となり、実温度との差が大きく、推定精度が低下する。そこで、第２系統を用いて片系統駆動する場合、応答定数設定部５２は、両系統駆動時よりもゲインＫ２を大きくし、時定数τ２を小さくする。これにより、精度よく温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔを演算することができる。
【００５３】
図８（ｂ）に示すように、第１系統を用いて片系統駆動する場合、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓは、両系統駆動時と比較して若干小さくなる、或いは、略同様となる。そのため、第１系統を用いて片系統駆動する場合、両系統駆動時と同じゲインＫ１および時定数τ１を用いて温度変化量ΔＨ１を演算しても、比較的精度よく温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔを演算することができる。
【００５４】
なお、第１系統を用いて片系統駆動する場合においても、両系統駆動時とは異なるゲインＫ１および時定数τ１を用いてもよい。上述の通り、第１系統での片側駆動時のベース温度検出値と両系統駆動時のベース温度検出値との差は、第２系統での片側駆動時のベース温度検出値と両系統駆動時のベース温度検出値との差より小さいので、ゲインＫ１および時定数τ１の変更幅は微小とすることが望ましい。換言すると、両系統駆動時における応答定数と第２系統での片側駆動時における応答定数との差は、両系統駆動時における応答定数と第１系統での片側駆動時における応答定数との差より大きい。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置１０は、複数の巻線組８１、８２を有するモータ８０の駆動を制御するものであって、複数のインバータ１１、１２と、サーミスタ１６と、制御部３０と、を備える。
第１インバータ１１は、第１巻線組８１に対応して設けられる。第２インバータ１２は、第２巻線組８２に対応して設けられる。
サーミスタ１６は、それぞれのインバータ１１、１２の温度であるインバータ温度Ｈ１、Ｈ２の推定のベースとなるベース温度Ｈｂを検出する。
【００５６】
制御部３０は、温度推定部５３を有する。温度推定部５３は、ベース温度Ｈｂの検出値であるベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓ、および、インバータ１１、１２への通電による温度変化量ΔＨ１、ΔＨ２に基づいて、インバータ温度Ｈ１、Ｈ２を推定する。具体的には、温度推定部５３は、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓおよび温度変化量ΔＨ１に基づき、第１インバータ１１の温度推定値である第１温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔを演算する。また、温度推定部５３は、ベース温度検出値Ｈｂ＿ｓｎｓおよび温度変化量ΔＨ２に基づき、第２インバータ１２の温度推定値である第２温度推定値Ｈ２＿ｅｓｔを演算する。
【００５７】
本実施形態では、複数のインバータのうちの１つである第１インバータ１１のスイッチング素子１１１〜１１６のオン抵抗は、他のインバータである第２インバータ１２のスイッチング素子１２１〜１２６のオン抵抗より小さい。
また、サーミスタ１６は、第１インバータ１１との距離が、第２インバータ１２との距離よりも短い領域である第１領域Ｂ１に配置される。
【００５８】
本実施形態では、サーミスタ１６をオン抵抗が小さい素子で構成される第１インバータ１１側である第１領域Ｂ１に配置しているので、オン抵抗が大きい素子で構成される第２インバータ１２側である第２領域Ｂ２に配置する場合と比較し、インバータからのもらい熱の影響を受けにくい。したがって、ベース温度Ｈｂを適切に検出することができるので、インバータ温度Ｈ１、Ｈ２を適切に推定することができる。
【００５９】
また、巻線組８１、８２および対応して設けられる部品の組み合わせを系統とする。すなわち、第１巻線組８１および第１巻線組８１に対応して設けられる第１インバータ１１等の部品の組み合わせを第１系統とし、第２巻線組８２および第２巻線組８２に対応して設けられる第２インバータ１２を第２系統とする。
制御部３０は、一部の系統に異常が生じた場合、異常が生じていない系統を用いてモータ８０の駆動を継続する。
【００６０】
温度推定部５３は、一部の系統を用いてモータ８０の駆動を継続する場合、全ての系統を用いて回転電機を駆動する場合とは、インバータ温度の推定に用いるパラメータを変更する。これにより、片系統駆動時においても、インバータ温度を精度よく推定することができる。
【００６１】
第１系統に異常が生じており、第２系統にてモータ８０の駆動を継続する場合に用いられる応答定数は、第２系統に異常が生じており、第１系統にてモータ８０の駆動を継続する場合よりも、第１系統および第２系統を用いてモータ８０を駆動する場合との変更幅が大きい。本実施形態では、第１インバータ１１側にサーミスタ１６が配置されているので、第１系統を用いずにモータ８０を駆動する場合、第１系統を用いてモータ８０を駆動する場合と比較し、ベース温度Ｈｂが低く検出される。そこで、第２系統での片系統駆動時におけるパラメータの変更幅を大きくすることで、どちらの系統を用いて片系統駆動する場合であっても、インバータ温度Ｈ１、Ｈ２を精度よく推定することができる。
【００６２】
温度推定部５３は、巻線組８１、８２に通電される電流についての電流二乗値または電流二乗値の積算値の時間平均を入力とし、一次遅れ応答を温度変化量ΔＨ１、ΔＨ２として出力する一次遅れ演算器５３１、５３２を有する。インバータ温度Ｈ１、Ｈ２の推定に用いられるパラメータは、一次遅れ演算器５３１、５３２におけるゲインＫｎおよび時定数τｎである。
これにより、温度推定値Ｈ１＿ｅｓｔ、Ｈ２＿ｅｓｔを適切に演算することができる。
【００６３】
複数のインバータ１１、１２、サーミスタ１６、および、制御部３０は、モータ８０を軸方向に投影した投影領域内に配置されている。本実施形態の駆動装置は、いわゆる「機電一体型」であって、モータ８０とモータ制御装置１０とが一体に設けられている。そのため、比較的狭いスペースにモータ制御装置１０に係る部品が配置されており、サーミスタ１６はインバータ１１、１２からのもらい熱の影響を受けやすい。本実施形態では、オン抵抗の小さい素子で構成される第１インバータ１１側にサーミスタ１６を配置することで、比較的狭いスペースにモータ制御装置１０に係る部品が配置されている場合においても、通電によるもらい熱の影響を抑えることができる。
【００６４】
電動パワーステアリング装置８は、モータ制御装置１０と、モータ８０と、減速ギア８９と、を備える。モータ８０は、運転者の操舵を補助する補助トルクを発生する。減速ギア８９は、モータ８０の回転をステアリングシャフト９２に伝達する。
電動パワーステアリング装置８では、ロック通電等、短時間に大電流が通電される通電パターンが多いため、インバータ１１、１２が短時間で昇温することが多く、サーミスタ１６は通電によるもらい熱の影響を受けやすい。本実施形態では、オン抵抗の小さい素子で構成される第１インバータ１１側にサーミスタ１６を配置することで、モータ制御装置１０を電動パワーステアリング装置８に適用した場合であっても、通電によるもらい熱の影響を抑えることができる。
【００６５】
（他の実施形態）
（ア）温度推定部
上記実施形態では、片系統駆動の場合、温度変化量を演算する一次遅れ演算器のゲインおよび時定数を変更する。他の実施形態では、片系統駆動の場合、ゲインまたは時定数の一方を変更してもよい。また、片系統駆動の場合、インバータ温度の推定に用いられる一次遅れ演算器の応答定数以外のパラメータを変更してもよい。
上記実施形態では、温度推定部は、インバータごとの温度推定値を演算する。他の実施形態では、温度推定部は、スイッチング素子の温度である素子温度を推定し、素子温度そのもの、または、素子温度に基づいて演算される値（例えば最大値や平均値等）をインバータ温度としてもよい。
【００６６】
（イ）インバータ
上記実施形態では、複数のインバータが同一基板の同一面に設けられる。他の実施形態では、第１インバータを基板の一方の面に設け、第２インバータを基板の他方の面に設けてもよい。この場合、温度検出素子は、第１インバータが実装される側に設けられる。また他の実施形態では、第１インバータおよび第２インバータを、それぞれ異なる基板に設けてもよい。この場合、温度検出素子は、第１インバータが実装される基板に設けられる。
上記実施形態では、インバータ、電流検出素子、温度検出素子、電源リレー、および、制御部が、同一の基板の同一面に実装されている。他の実施形態では、これらの部品の一部を同一基板の異なる面に実装してもよいし、複数の基板に分散して実装してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、回転電機制御装置には、２つのインバータが設けられる。他の実施形態では、インバータを３つ以上設けてもよい。この場合、インバータごとにスイッチング素子のオン抵抗が異なっていてもよい。また、オン抵抗が異なる２種類以上の素子が用いられていれば、一部のインバータのスイッチング素子のオン抵抗が等しくてもよい。例えば、インバータが３つであれば、２つのインバータのスイッチング素子のオン抵抗が等しく、残りの１つのインバータのスイッチング素子のオン抵抗が異なっている、といった具合である。インバータが３以上の場合、最もオン抵抗が小さい素子で構成されているインバータを「第１インバータ」とみなし、その他のインバータを「第２インバータ」とみなす。また、最もオン抵抗が小さい素子で構成されるインバータが複数ある場合、そのうちの１つを「第１インバータ」とみなして、当該インバータが配置される領域に温度検出素子を配置すればよい。
上記実施形態では、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴである。他の実施形態は、スイッチング素子は、ＩＧＢＴやサイリスタ等、ＭＯＳＦＥＴ以外のものを用いてもよい。また、第１インバータと第２インバータとで、例えば一方をＭＯＳＦＥＴとし、他方をＩＧＢＴとする、といった具合に、異なる種類のデバイスを用いてもよい。
【００６８】
（ウ）温度検出素子
上記実施形態では、温度検出素子は、基板の第１インバータが実装される側の領域に設けられる。他の実施形態では、温度検出素子は、基板に実装されていなくてもよく、例えばヒートシンクに配置され、信号線等を経由して、検出値が制御部に出力されるようにしてもよい。
上記実施形態では、温度検出素子はサーミスタである。他の実施形態では、温度検出素子は、ベース温度を検出可能であれば、サーミスタに限らず、どのようなものを用いてもよい。また、上記実施形態では、温度検出素子は、ベース温度としてヒートシンクの温度を検出する。他の実施形態では、温度検出素子は、例えばインバータが設けられる基板の温度等、ヒートシンク以外の箇所の温度をベース温度として検出してもよい。
【００６９】
（エ）回転電機および回転電機制御装置
上記実施形態では、回転電機は、系統ごとの電流フィードバック制御により駆動が制御される。他の実施形態では、系統ごとの電流フィードバック制御に替えて、「２系統の電流の和と差」をフィードバック制御することで回転電機の駆動を制御してもよい。また、回転電機の制御方法は、電流フィードバック制御に限らず、どのような制御であってもよい。
【００７０】
上記実施形態では、回転電機は、２組の巻線組を有する。他の実施形態では、巻線組が３組以上であってもよい。すなわち、３系統以上であってもよい。上記実施形態では、回転電機は、３相のブラシレスモータである。他の実施形態では、回転電機は、３相に限らず、４相以上としてもよい。また、ブラシレスモータに限らず、どのようなモータとしてもよい。また、回転電機は、モータに限らず、発電機であってもよいし、電動機と発電機の機能を併せ持つ、所謂モータジェネレータであってもよい。
【００７１】
上記実施形態では、回転電機と回転電機制御装置とが一体に設けられる、いわゆる「機電一体型」である。他の実施形態では、回転電機と回転電機制御装置とが別々に設けられていてもよい。
上記実施形態では、回転電機は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、回転電機駆動装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０・・・モータ制御装置（回転電機制御装置）
１１・・・第１インバータ（インバータ）
１１１〜１１６・・・第１スイッチング素子
１２・・・第２インバータ（インバータ）
１２１〜１２６・・・第２スイッチング素子
１６・・・サーミスタ（温度検出素子）
３０・・・制御部
５３・・・温度推定部
８０・・・モータ（回転電機）
８１、８２・・・巻線組
【図１】
2018026891.tif 000003
【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】
2018026891.tif 000008
【図７】
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【図８】
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