(57)【要約】【課題】回転ロック時の電動モータの巻線への電流集中による発熱を抑えつつ、巻線が発する振動や騒音を抑制する。【解決手段】電動モータ１の運転中、モータコントローラ４はトルク指令値と電動モータ１の回転数に基づく第１の制御信号をインバータ３に出力して、電動モータ１の運転を制御する。電動モータ１が外力によるロック状態となった場合に、モータコントローラ４はトルク指令値とロータ位置に応じた最小損失電流相当の第２の制御信号をインバータ３に出力する。これにより、ロック中の電動モータ１のエネルギー損失が最小に抑えられる。結果として、ロック中の電動モータ１の巻線の発熱が抑制されるとともに、電流の変動による騒音や振動も抑えられる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給される電力を所定相の交流電流に変換して電動モータに供給するインバータと、外部から入力されるトルク指令値に基づきインバータを制御する制御手段と、を備える電動モータの制御装置において、
電動モータの回転状態を検出する回転状態検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記回転状態から電動モータの回転数を演算する回転数演算部と、
前記回転状態から電動モータのロータの角度位置を演算するロータ位置演算部と、
前記トルク指令値と電動モータの前記回転数とに基づき第１の制御信号を演算する第１制御信号演算部と、
前記トルク指令値と前記ロータの角度位置とに基づき第２の制御信号を演算する第２制御信号演算部と、
電動モータの前記回転数が所定回転数以下かどうかを判定する判定部と、
電動モータの前記回転数が所定回転数以下の場合に前記第２の制御信号をインバータに出力し、電動モータの前記回転数が所定回転数以下でない場合に前記第１の制御信号をインバータに出力する選択部と、
を備える、ことを特徴とする電動モータの制御装置。
【請求項２】
前記選択部は、電動モータの前記回転数が所定回転数以下の状態が所定時間継続するまで、前記第１の制御信号をインバータに出力するように構成される、ことを特徴とする請求項１の電動モータの制御装置。
【請求項３】
前記選択部は、前記トルク指令値が所定トルク以下の場合には、電動モータの前記回転数が所定回転数以下であっても、前記第１の制御信号をインバータに出力するように構成される、ことを特徴とする請求項１または２の電動モータの制御装置。
【請求項４】
電動モータの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記選択部は、電動モータの前記温度が所定温度以下の場合には、電動モータの前記回転数が所定回転数以下であっても、前記第１の制御信号をインバータに出力するよう、さらに構成される、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかの電動モータの制御装置。
【請求項５】
前記選択部は、電動モータの前記温度の変化量を演算し、変化量がしきい値以下の場合には、電動モータの前記回転数が所定回転数以下で、かつ電動モータの前記温度が所定温度を上回る場合であっても、前記第１の制御信号をインバータに出力するよう、さらに構成される、ことを特徴とする請求項４の電動モータの制御装置。
【請求項６】
前記第２制御信号演算部は、第２の制御信号を電動モータのロータの角度位置と出力トルクをパラメータとするｄｑ軸マップを用いて演算するよう、さらに構成される請求項１から５のいずれかの電動モータの制御装置。
【請求項７】
前記ｄｑ軸マップは、前記トルク指令値が所定トルク以下の場合には、前記第２の制御信号を前記第１の制御信号に等しく設定するよう、さらに構成されることを特徴とする請求項６の電動モータの制御装置。
【請求項８】
前記所定相の交流電流は３相交流電流であり、前記第２制御信号演算部は、前記第２制御信号を６０度ごとに現れる最小損失電流に相当する値に設定するよう、さらに構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかの電動モータの制御装置。
【請求項９】
電源から供給される電力をインバータにより所定相の交流電流に変換して電動モータに供給するとともに、外部から入力されるトルク指令値に基づきインバータを制御する電動モータの制御方法において、
電動モータの回転状態を検出し、
前記回転状態から電動モータの回転数を演算し、
前記回転状態から電動モータのロータの角度位置を演算し、
前記トルク指令値と電動モータの前記回転数とに基づき第１の制御信号を演算し、
前記トルク指令値と前記ロータの角度位置とに基づき第２の制御信号を演算し、
電動モータの前記回転数が所定回転数以下かどうかを判定し、
電動モータの前記回転数が所定回転数以下の場合に前記第２の制御信号をインバータに出力し、電動モータの前記回転数が所定回転数以下でない場合に前記第１の制御信号をインバータに出力する、
ことを特徴とする電動モータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多相交流モータのロック時の電流制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
多相交流モータの回転が外力によりロックされると、各相の電流が回転位置における電流値に固定される結果、特定の相の巻線に電流が集中し、電流の集中した巻線が発熱することでモータに好ましくない影響を与える。また、モータに電流を供給するインバータのスイッチング素子が発熱により損傷する可能性もある。
【０００３】
特許文献１は多相交流モータのロック時に特定の巻線への電流集中を防止するための電流制御を提案している。
【０００４】
すなわち、モータがロックしたと判定される場合には、モータの出力トルクが一定となるようにｄ軸電流とｑ軸電流を変動させている。これにより、モータがロックした場合でも、各相の電流は変化し続けるので、特定の相の巻線や対応するインバータのスイッチング素子に電流が集中して発熱する不具合を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６５４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の従来技術により、特定相の巻線への電流集中を防止して、巻線の発熱やスイッチング素子の熱損傷を防止することができる。一方、特許文献１の従来技術はｄ軸電流とｑ軸電流を変動させるので、電動モータに振動や騒音が発生する可能性がある。
【０００７】
この発明は、ロック時の電動モータの電流制御に関する以上の問題を解決すべくなされたもので、電動モータのロック時に、巻線やスイッチング素子の発熱を抑えつつ、電動モータの振動や騒音を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するために、この発明は、電源から供給される電力を所定相の交流電流に変換して電動モータに供給するインバータと、外部から入力されるトルク指令値に基づきインバータを制御する制御手段と、を備える電動モータの制御装置に適用される。制御装置は電動モータの回転状態を検出する回転状態検出手段を備える。制御手段は、回転状態から電動モータの回転数を演算する回転数演算部と、回転状態から電動モータのロータの角度位置を演算するロータ位置演算部と、トルク指令値と電動モータの回転数とに基づき第１の制御信号を演算する第１制御信号演算部と、トルク指令値とロータの角度位置とに基づき第２の制御信号を演算する第２制御信号演算部と、電動モータの回転数が所定回転数以下かどうかを判定する判定部と、電動モータの回転数が所定回転数以下の場合に第２の制御信号をインバータに出力し、電動モータの回転数が所定回転数以下でない場合に前記第１の制御信号をインバータに出力する選択部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
第１制御信号演算部は、トルク指令値と電動モータの回転数とに基づき、トルク指令値に対応した電流を演算する。第２制御信号演算部はロータの角度位置に基づき、例えばモータ巻線のエネルギー損失が最小となる値に電流を固定するよう第２の制御信号を演算する。判定部は電動モータの回転数が所定回転数以下かどうかを判定する。言い換えれば、電動モータがロック状態にあるかどうかを判定する。選択部は電動モータの回転数が所定回転数以下の場合に第２の制御信号をインバータに出力する。その結果、ロック状態の電動モータの巻線のエネルギー損失が最小となり、巻線の発熱が抑制される。結果として、スイッチング素子の発熱も抑制される。一方、各相の巻線の電流が固定されることで電動モータの振動や騒音を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の第１の実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】この発明の第１の実施形態によるトルク制御部の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図３】この発明の第１の実施形態によるモータコントローラが実行するトルク制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図４】この発明の第２の実施形態によるモータコントローラが実行するトルク制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図５】この発明の第３の実施形態によるモータコントローラが実行するトルク制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図６】この発明の第４の実施形態によるモータ制御装置の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図７】この発明の第４の実施形態によるモータコントローラが実行するトルク制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図８】この発明の第５の実施形態によるモータコントローラが実行するトルク制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図９】この発明による電流制御の考え方を説明するダイアグラムである。
【図１０】電動モータが回転している場合の三相交流の波形を示すダイアグラムである。
【図１１】電動モータがロック状態にある場合の、この発明による電流制御の一例を示すダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、この発明の第１の実施形態による電動車両用のモータ制御装置は、バッテリ２の電力を、インバータ３を介して電動モータ１に供給する電気回路と、電気回路を制御する制御手段としてのモータコントローラ４と、を備える。電動モータ１はＵ，Ｖ，Ｗの各相からなる三相交流の同期モータで構成され、コイル巻線を有するステータと、永久磁石を有するロータとを備える。
【００１２】
モータコントローラ４は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ  インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。モータコントローラ４を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００１３】
モータコントローラ４はトルク制御部４Ａ、ロータ位置／回転数演算部４Ｂ、三相／ｄｑ変換部４Ｃ，ｄｑ／三相変換部４Ｄ、及びフィードバック演算器４Ｅと４Ｆとを備える。なお、これらの各ブロックはモータコントローラ４の各機能を、仮想的なユニットとして示したものであり、物理的な存在を意味しない。
【００１４】
モータコントローラ４には車両の走行を制御する車両コントローラ５からトルク指令値が信号入力される。車両コントローラ５は例えば車両のアクセルペダルの踏み込み量に基づきトルク指令値を決定する。
【００１５】
モータ制御装置は、回転状態検出手段として電動モータ１の回転数を検出する回転数センサ１１，電動モータ１のＵ相の電流を検出する電流センサ１２、及び電動モータ１のＶ相の電流を検出する電流センサ１３を備える。これらの検出データはモータコントローラ４にそれぞれ信号入力される。なお、３相交流は３相の電流の合計値がゼロになるので、電流センサ１２と１３により３相すべての電流値を検出することが可能である。
【００１６】
モータコントローラ４はインバータ３に出力する電流指令信号をフィードバック制御する。以下に具体的に説明する。
【００１７】
ロータ位置／回転数演算部４Ｂは回転数センサ１１が検出する電動モータ１の回転数から、電動モータ１のロータ回転位置と回転数とを演算する。回転数センサ１１とロータ位置／回転数演算部４Ｂとが回転状態検出手段を構成する。
【００１８】
トルク制御部４Ａは車両コントローラ５から入力されるトルク指令値とロータ位置／回転数演算部４Ｂから入力される電動モータ１の回転数またはロータ位置とから、電動モータ１のｄ軸電流目標値とｑ軸電流目標値とを演算する。
【００１９】
三相／ｄｑ変換部４Ｃは電流センサ１２から入力されるＵ相の電流値と電流センサ１３から入力されるＶ相の電流値から三相交流のＵ，Ｖ，Ｗ相の電流値を演算し、さらにそれをｄ軸電流値とｑ軸電流値とに変換する。三相／ｄｑ変換部４Ｃが出力するのは、ｄ軸電流値とｑ軸電流値の実際値である。
【００２０】
フィードバック演算器４Ｅは、トルク制御部４Ａが出力するｄ軸電流目標値から、三相／ｄｑ変換部４Ｃが出力するｄ軸電流値を減算し、減算結果に基づくｄ軸電流のフィードバック指令値を主力する。同様に、フィードバック演算器４Ｆは、トルク制御部４Ａが出力するｑ軸電流目標値から、三相／ｄｑ変換部４Ｃが出力するｑ軸電流値を減算し、減算結果に基づくｄ軸電流のフィードバック指令値を主力する。
【００２１】
このようにして、モータコントローラ４は電流の目標値と実際値の差分に応じたインバータ３のフィードバック制御を行なう。すなわち、正の差分が大きいほどモータコントローラ４はインバータ３に電流値の増量を指示する。また、負の差分が大きいほどモータコントローラ４はインバータ３に電流値の減量を指示する。
【００２２】
ｄｑ／三相変換部４Ｄは、ｄ軸電流のフィードバック指令値とｑ軸電流のフィードバック指令値とをＵ，Ｖ，Ｗの各相の電流値に変換してインバータ３に出力する。
【００２３】
次に図２を参照して、トルク制御部４Ａのｄ軸電流目標値とｑ軸電流目標値の演算機能を詳細に説明する。
【００２４】
トルク制御部４Ａのために、モータコントローラ４のＲＯＭには、車両コントローラ５から入力されるトルク指令値と、ロータ位置／回転数演算部４Ｂから入力される電動モータ１の回転数に応じて、ｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑとを定めた回転数・トルクマップ１０１があらかじめ格納される。同様に、モータコントローラ４のＲＯＭには、車両コントローラ５から入力されるトルク指令値と、ロータ位置／回転数演算部４Ｂから入力される電動モータ１のロータ位置に応じて、ｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑとを定めたロータ位置・トルクマップ１０２があらかじめ格納される。
【００２５】
トルク制御部４Ａは、回転数・トルクマップ１０１を参照してｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを演算する。また、ロータ位置・トルクマップ１０２を参照してｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを演算する。トルク制御部４Ａの回転数・トルクマップ１０１を用いたｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑの演算機能が第１制御信号演算部に相当する。トルク制御部４Ａのロータ位置・トルクマップ１０２を用いたｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑの演算機能が第２制御信号演算部に相当する。
【００２６】
トルク制御部４Ａは選択部１０３を備える。選択部１０３は、ｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑに関して、回転数・トルクマップ１０１を用いた演算値とロータ位置・トルクマップ１０２を用いた演算値とを、電動モータ１の回転数に基づき選択する。具体的には、電動モータ１の回転数が所定回転数以下の場合には、ロータ位置・トルクマップ１０２を用いたｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを選択して出力する。一方、電動モータ１の回転数が所定回転数を上回る場合には、回転数・トルクマップ１０１を用いたｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを選択して出力する。
【００２７】
ここで、所定回転数は電動モータ１の回転が事実上ロックしているかどうかを判定するための回転数であり、ゼロに近い小さな値に設定される。
【００２８】
図１０を参照すると、電動モータ１のＵ，Ｖ，Ｗの各相の巻線にはインバータ３から等しい振幅のサインカーブに基づく電流が供給されている。振幅はトルク指令値に応じて変動する。回転数・トルクマップ１０１はこのような基本波形を回転数に応じた時間頻度で繰り返すように、ｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを決定する。
【００２９】
一方、ロータ位置・トルクマップ１０２は次のように、ｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを決定する。
【００３０】
図９を参照すると、３相交流の電動モータにおいてロータ位置が固定された場合の損失電流の最大値ＭＡＸは図の太実線に示されるようにロータ回転位置とともに変化する。最も損失電流の少ない電流値は、図の丸印に示されるようにロータ回転位置に関して６０度ごとに現れる。ロータ位置・トルクマップ１０２はこの位置における各相の電流に応じてｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを決定し、出力する。
【００３１】
具体的には、図に示すようにロータ回転位置のゼロ度を、Ｕ相を基準に設定すると、ロータ回転位置が３０度から９０度までの範囲では、６０度が最も損失電流の少ないロータ回転位置となる。ロータ回転位置が９０度から１５０度までの範囲では、１２０度が最も損失電流の少ないロータ回転位置となる。ロータ回転位置が１５０度から２１０度までの範囲では、１８０度が最も損失電流の少ないロータ回転位置となる。ロータ回転位置が２１０度から２７０度までの範囲では、２４０度が最も損失電流の少ないロータ回転位置となる。ロータ回転位置が２７０度から３３０度までの範囲では、３００度が最も損失電流の少ないロータ回転位置となる。ロータ回転位置が３３０度から３９０度（３０度）までの範囲では、０度が最も損失電流の少ないロータ回転位置となる。つまり、ロータ回転位置について６０度ごとに最も損失電流の少ないロータ回転位置が存在する。
【００３２】
ロータ位置・トルクマップ１０２はロータ位置／回転数演算部４Ｂから入力されるロータ回転位置が属する角度領域内の最も損失電流の少ないロータ回転位置に対応するｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを決定する。これにより、実際のロータ回転位置が６０度ごとに区分されるどの角度領域にある場合でも、その領域内でエネルギー損失が最小となるるｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑが選択される。この設定に対応する電流がＵ，Ｖ，Ｗの各相の巻線に流れた際に、各相の巻線のエネルギー損失、言い換えれば巻線の発熱量、を小さく抑えることができる。
【００３３】
例えば、ロータの回転位置が９０度から１５０度の範囲にあれば、トルク制御部４Ａはロータ位置・トルクマップ１０２から、図１０の１２０度相当の値にＵ，Ｖ，Ｗの各相の電流値を固定する。以後、ロータ位置・トルクマップ１０２は図１１に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流値が固定値となるようなｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを出力する。
【００３４】
このように、第２制御信号演算部であるロータ位置・トルクマップ１０２が、電動モータ１のトルク指令とロータの角度位置とをパラメータとして第２の制御信号であるｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを演算することで、３相交流の制御を容易に行なうことができる。なお、図に示されるＵ相とＶ相の電圧値はトルク指令値に応じた値となるが、Ｗ相の電圧は常にゼロである。図１１はロータ回転位置が９０度から１５０度の範囲にある場合に固定される各相の電流値を示す。
【００３５】
次に図３を参照して、回転数・トルクマップ１０１が出力する電流目標値と、ロータ位置・トルクマップ１０２が出力する電流目標値のいずれか選択するかを決定するために、モータコントローラ４が選択部１０３の機能として実行するトルク制御ルーチンを説明する。このルーチンはモータコントローラ４が稼働中に例えば１０ミリ秒の一定時間間隔で繰り返し実行される。
【００３６】
ステップＳ１で、モータコントローラ４は、電動モータ１の回転数が所定回転数Ｘｒｐｍ以下かどうかを判定する。ここで、所定回転数Ｘｒｐｍは前述のようにゼロに近い小さな値である。なお、車両の後退時に電動モータ１が逆転することを考慮して比較は絶対値で行なわれる。
【００３７】
ステップＳ１の判定が肯定的な場合には、モータコントローラ４は回転数・トルク制御を選択する。回転数・トルク制御の選択は、回転数・トルクマップ１０１が出力するｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを選択してフィードバック演算器４Ｅ，４Ｆに出力することを意味する。
【００３８】
ステップＳ１の判定が否定的な場合には、モータコントローラ４はロータ位置・トルク制御を選択する。ロータ位置・トルク制御の選択は、ロータ位置・トルクマップ１０２が出力するｄ軸電流目標値ｉｄとｑ軸電流目標値ｉｑを選択してフィードバック演算器４Ｅ，４Ｆに出力することを意味する。
【００３９】
以上の処理の結果、電動モータ１が事実上のロック状態にある場合には、モータコントローラ４がトルク指令値とロータ位置に応じた最小損失電流相当の第２の制御信号をインバータ３に出力することで、ロック状態にある電動モータの巻線温度の上昇を抑制する。その結果、電動モータ１はモータ巻線のエネルギー損失、すなわち発熱が抑制される。一方、各相の巻線の電流が固定されることで電動モータ１の振動や騒音も抑制される。
【００４０】
例えば、坂道で車両が発進する際には、アクセルペダルの踏み込み量が小さいと、モータコントローラ４に入力するトルク指令値も対応して小さな値となる。回転数・トルクマップ１０１が演算する電流目標値もしたがって小さな値となる。坂道発進では、走行方向と逆向きの外力が車体に作用する。電流目標値が小さいと、電動モータ１が駆動輪に及ぼす走行方向の回転トルクと、外力が及ぼす走行方向と逆向きの回転トルクとが拮抗し、電動モータ１がロック状態となる。
【００４１】
この状態で、モータコントローラ４は、ステップＳ１の判定に基づき、ステップＳ１の回転数・トルクマップ１０１に基づくインバータ３の制御を、ステップＳ３のロータ位置・トルクマップ１０２に基づくインバータ３の制御へと切り換える。その結果、この状態が継続しても、電動モータ１が高温化したり、振動や騒音や発したりする不具合を防止できる。
【００４２】
なお、車両が発進しないことで、ドライバがさらにアクセルペダルを踏み込むとトルク指令値が増大し、電動モータ１が駆動輪に及ぼす走行方向の回転トルクが増大することで、車両が発進する。その結果、ステップＳ１の判定が否定的に転じ、以後はステップＳ２で、回転数・トルクマップ１０１に基づくインバータ３の制御が行なわれる。
【００４３】
この実施形態では、電動モータ１の回転数に依存して回転数・トルク制御とロータ位置・トルク制御とを切り換えている。電動モータ１の回転数ではなく、電動モータ１の回転数の変化率をパラメータとして、回転数・トルク制御とロータ位置・トルク制御とを切り換えることも可能である。その場合には、変化率が所定率以下の場合にステップＳ３でロータ位置・トルク制御を行ない、変化率が所定率を上回る場合にステップＳ２で回転数・トルク制御を行なう。
【００４４】
例えばアクセルペダルの踏み込み量が小さい状態が継続する場合には電動モータ１の回転数の変化率も小さい。その場合は、ロータ位置・トルク制御を行なって、電動モータの発熱の抑制と、振動や騒音の発生を防止する。
【００４５】
一方、アクセルペダルが大きく踏み込まれると、電動モータ１の回転速度が急上昇し、電動モータ１の回転数の変化率が所定率を上回る。その場合には、電動モータ１のロック状態が存在したとしても極く短時間であり、電動モータ１の発熱や騒音、振動は問題とならない。そこで、ロータ位置・トルク制御を行なわずに、回転数・トルク制御を維持することで、電力消費を抑えることができる。
【００４６】
図４を参照して、モータコントローラ４が実行するトルク制御ルーチンに関するこの発明の第２の実施形態を説明する。この実施形態のハードウェアの構成は第１の実施形態と同一である。
【００４７】
ステップＳ１−Ｓ３の処理内容は第１の実施形態による図３のトルク制御ルーチンと同じである。ここでは、ステップＳ１とステップＳ３との間にステップＳ１１を挿入している。
【００４８】
ステップＳ１において、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍ以下の場合、モータコントローラ４はステップＳ１１で電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍ以下の状態の継続時間が所定時間Ｙ秒以下であるかどうかを判定する。所定値Ｘｒｐｍ以下の状態の継続時間は例えばタイマのカウントアップにより行なう。
【００４９】
ステップＳ１１の判定が否定的な場合、すなわち、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍ以下の状態の継続時間が所定時間Ｙ秒以下の場合には、モータコントローラ４はステップＳ２で回転数・トルク制御を実行する。電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍ以下の状態の継続時間が所定時間Ｙ秒に達すると、モータコントローラ４はステップＳ３でロータ位置・トルク制御を実行する。
【００５０】
この実施形態は、ステッフＳ１の判定が肯定的に転じた場合でも、直ちに回転数・トルク制御からロータ位置・トルク制御への切り換えを行なわず、その状態が所定時間Ｙ秒継続して肯定的になった場合に初めてロータ位置・トルク制御への切り換えを行なう。言い換えれば、電動モータ１のロックが瞬間的な現象に留まる場合には、インバータ３の電流制御の切り換えを行なわず、ロック状態の継続が確認された段階でロータ位置・トルク制御への切り換えを行なう。この実施形態により、電動モータ１のロック状態に関する誤判定を防止して、電流制御の確実性を高めることができる。
【００５１】
図５を参照して、モータコントローラ４が実行するトルク制御ルーチンに関するこの発明の第３の実施形態を説明する。この実施形態のハードウェアの構成は第１の実施形態と同一である。
【００５２】
ステップＳ１−Ｓ３の処理内容は第１の実施形態による図３のトルク制御ルーチンと同じである。ここでは、ステップＳ１とステップＳ３との間にステップＳ１２を挿入している。
【００５３】
ステップＳ１において、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍ以下の場合、モータコントローラ４はステップＳ１２でトルク指令値がＺニュートンメートル（Ｎｍ）以下かどうかを判定する。トルク指令値がＺＮｍ以下の場合には、モータコントローラ４はステップＳ２で回転数・トルク制御を実行する。トルク指令値がＺＮｍを上回ると、モータコントローラ４はステップＳ３でロータ位置・トルク制御を実行する。
【００５４】
この実施形態によれば、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍを上回っていても、トルク指令値がＺＮｍ以下の場合は、モータコントローラ４はロータ位置・トルク制御を行なわない。トルク指令値が小さい場合には、電動モータ１の巻線は発熱を起こしにくい。この場合には、ロータ位置・トルク制御を行なわないようにすることで、ロータ位置・トルク制御の実行による電力消費を抑えることができる。
【００５５】
なお、この実施形態では、トルク指令値がＺＮｍ以下の場合に回転数・トルク制御を実行するためにステップＳ１２を設けているが、同様の制御をロータ位置・トルクマップ１０２の設定で実現することも可能である。すなわち、ロータ位置・トルクマップ１０２のトルクＺＮｍ以下の値を図１０でロータ回転位置に応じて得られる値に固定する。これにより、ステップＳ１２を設けることなく、同様の制御を実現することができる。
【００５６】
図６を参照して、この発明の第４の実施形態を説明する。
【００５７】
この実施形態によるモータ制御装置は、電動モータ１の巻線温度を検出する温度センサ１５を備える。モータコントローラ４は、温度センサ１５の出力信号をデジタル変換する温度検出部４Ｇと、電動モータ１の巻線温度に基づきトルク制御部４Ａの選択部１０３が行なうマップの選択動作に制限を加える制限演算部４Ｈと、をさらに備える。
【００５８】
モータコントローラ４は、トルク制御部４Ａと制限演算部４Ｈの機能として、図７に示すトルク制御ルーチンを実行する。
【００５９】
図７を参照すると、ステップＳ１−Ｓ３の処理内容は第１の実施形態による図３のトルク制御ルーチンと同じである。ここでは、ここでは、ステップＳ１とステップＳ３との間にステップＳ１３を挿入している。
【００６０】
ステップＳ１において、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍ以下の場合、モータコントローラ４はステップＳ１３で、温度検出部４Ｇから入力される電動モータ１の巻線温度が所定温度の摂氏ａ度（℃）以下かどうかを判定する。所定温度ａ℃は電動モータ１の巻線の発熱のレベルが問題を生じない程度に低いかどうかを判定するためあらかじめ設定された値である。
【００６１】
電動モータ１の巻線温度が所定温度ａ℃以下の場合には、モータコントローラ４はステップＳ２で回転数・トルク制御を実行する。電動モータ１の巻線温度が所定温度ａ℃を上回ると、モータコントローラ４はステップＳ３でロータ位置・トルク制御を実行する。
【００６２】
この実施形態によれば、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍを上回っていても、電動モータ１の巻線温度が所定温度ａ℃以下の場合には、モータコントローラ４はロータ位置・トルク制御を行なわない。電動モータ１の巻線温度が低ければ、回転数・トルク制御のもとでも電動モータ１は巻線の発熱を起こしにくい。この場合には、ロータ位置・トルク制御を行なわないようにすることで、ロータ位置・トルク制御の実行による電力消費を抑えることができる。
【００６３】
なお、ステップＳ１３で巻線温度を所定温度ａ℃と比較する代わりに、巻線温度の変化量を所定量と比較することも可能である。巻線温度の変化量が所定量を超えることは、巻線温度の上昇が急な場合を意味する。ロータ位置・トルク制御の実行をこうした場合に限ることで、電動モータ１の巻線の発熱を抑制しつつ、ロータ位置・トルク制御の実行による電力消費を抑えることができる。
【００６４】
図８を参照して、この発明の第５の実施形態を説明する。この実施形態のハードウェアの構成は第４の実施形態と同一である。
【００６５】
この実施形態において、モータコントローラ４は、第４の実施形態の図７のトルク制御ルーチンに代えて図８のトルク制御ルーチンを実行する。
【００６６】
このトルク制御ルーチンは、図７のトルク制御ルーチンのステップＳ１とＳ１３の間に、第３の実施形態のステップＳ１２を挿入したものに相当する。
【００６７】
ステップＳ１において、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍ以下の場合、モータコントローラ４はステップＳ１２でトルク指令値がＺＮｍ以下かどうかを判定する。トルク指令値がＺＮｍ以下の場合には、モータコントローラ４はステップＳ２で回転数・トルク制御を実行する。
【００６８】
トルク指令値がＺＮｍを上回ると、モータコントローラ４はステップＳ１３で電動モータ１の巻線温度が所定温度ａ℃以下かどうかを判定する。判定が肯定的な場合は、モータコントローラ４はステップＳ２で回転数・トルク制御を実行する。判定が否定的な場合には、モータコントローラ４はステップＳ３でロータ位置・トルク制御を実行する。
【００６９】
この実施形態によれば、電動モータ１の回転数が所定値Ｘｒｐｍを上回っていても、トルク指令値がＺＮｍを上回り、かつ電動モータ１の巻線温度が所定温度ａ℃を上回る場合に限ってモータコントローラ４はロータ位置・トルク制御を実行する。その他の場合には、モータコントローラ４は回転数・トルク制御を実行する。
【００７０】
ロータ位置・トルク制御の実行条件をこのように狭めることで、ロータ位置・トルク制御の実行は電動モータ１の巻線の発熱が実質的に好ましくない影響を与える場合に限定される。その結果、ロータ位置・トルク制御の実行による電力消費を極力抑えることができる。
【００７１】
以上のように、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲内でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００７２】
例えば、上記の各実施形態では、電動モータ１のロック状態を回転数センサ１１の検出する回転数で判断しているが、電動モータのロック状態は車速などさまざまなパラメータから判定可能である。この発明は、電動モータのロック状態の検出方法には依存しない。
【符号の説明】
【００７３】
１  電動モータ
２  バッテリ
３  インバータ
４  モータコントローラ
４Ａ  トルク制御部
４Ｂ  ロータ位置／回転数演算部
４Ｃ  三相／ｄｑ変換部
４Ｄ  ｄｑ／三相変換部
４Ｅ  フィードバック演算器
４Ｆ  フィードバック演算器
４Ｇ  温度検出部
４Ｈ  制限演算部
５  車両コントローラ
１１  回転数センサ
１２  電流センサ
１３  電流センサ
１５  温度センサ
１０１  回転数・トルクマップ
１０２  ロータ位置・トルクマップ
１０３  選択部
【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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