(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石界磁を有するロータと多相の電機子コイルを有するステータとを備えた電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の前記ロータのステータに対する回転角度位置を検出する位置検出器と、直流電源から前記電機子コイルに駆動電流を流す相を切り換えるために前記直流電源と電機子コイルとの間に設けられたスイッチ回路と、電動機の回転速度を調節する際に操作される速度調節部材と、前記速度調節部材の変位量をスロットル開度として検出して該スロットル開度に相応した大きさのスロットル信号を出力するスロットルセンサと、前記ロータを回転させるべく前記位置検出器の出力に応じて前記駆動電流を流す相を切り換えるように前記スイッチ回路を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記スロットル信号に対して前記駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、前記駆動電流をスロットル信号に対して演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするように前記スイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段とを備えている電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置において、
前記駆動電流が流れることにより発熱が生じる部品の中から選定された要監視部品の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器により検出された温度が設定値以上になっているときに、前記デューティ比演算手段により演算されたデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするように前記デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正するデューティ比補正手段を設けたことを特徴とする電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置。
【請求項２】
磁石界磁を有するロータと多相の電機子コイルを有するステータとを備えた電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の前記ロータのステータに対する回転角度位置を検出する位置検出器と、直流電源から前記電機子コイルに駆動電流を流す相を切り換えるために前記直流電源と電機子コイルとの間に設けられたスイッチ回路と、電動機の回転速度を調節する際に操作される速度調節部材と、前記速度調節部材の変位量をスロットル開度として検出して該スロットル開度に相応した大きさのスロットル信号を出力するスロットルセンサと、前記ロータを回転させるべく前記位置検出器の出力に応じて前記駆動電流を流す相を切り換えるように前記スイッチ回路を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記スロットル信号に対して前記駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、前記駆動電流をスロットル信号に対して演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするように前記スイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段とを備えている電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置において、
前記駆動電流が流れることにより発熱が生じる部品の中から選定された複数の要監視部品の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出器と、
前記複数の温度検出器の内のいずれかにより検出された要監視部品の温度がその要監視部品に対して設定された設定値以上になったときに、前記デューティ比演算手段により演算されたデューティ比の前記スロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするように前記デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正するデューティ比補正手段とを備えたこと、
を特徴とする電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置。
【請求項３】
前記複数の要監視部品は、前記電機子コイルと前記スイッチ回路を構成するスイッチ素子である請求項２に記載の電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置。
【請求項４】
磁石界磁を有するロータと多相の電機子コイルを有するステータとを備えた電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の前記ロータのステータに対する回転角度位置を検出する位置検出器と、直流電源から前記電機子コイルに駆動電流を流す相を切り換えるために前記直流電源と電機子コイルとの間に設けられたスイッチ回路と、電動機の回転速度を調節する際に操作される速度調節部材と、前記速度調節部材の変位量をスロットル開度として検出して該スロットル開度に相応した大きさのスロットル信号を出力するスロットルセンサと、前記ロータを回転させるべく前記位置検出器の出力に応じて前記駆動電流を流す相を切り換えるように前記スイッチ回路を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記スロットル信号に対して前記駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、前記駆動電流をスロットル信号に対して演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするように前記スイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段とを備えている電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置において、
前記多相の電機子コイルの温度を検出するように設けられた電機子コイル用温度検出器と、
前記スイッチ回路の温度を検出するスイッチ回路用温度検出器と、
前記電機子コイル用温度検出器により検出された温度が前記電機子コイルに対して設定された設定値以上になったとき、または前記スイッチ回路用温度検出器により検出された温度が前記スイッチ回路に対して設定された設定値以上になったときに、前記デューティ比演算手段により演算されたデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするように前記デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正するデューティ比補正手段と、
を具備したことを特徴とする電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動スクータや、電気自動車等の電動車両の駆動源として用いる電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ブラシレス直流電動機は、磁石界磁を有するロータと、３相以上の多相の電機子コイルを有するステータとを備えていて、ロータのステータに対する回転角度位置に応じて電機子コイルの励磁相を切り換えていくことにより、ロータを回転させる。
【０００３】
この種の電動機を駆動する駆動装置は、ロータのステータに対する回転角度位置を検出する位置検出器と、直流電源から電機子コイルに駆動電流を流す相を切り換えるために直流電源と電機子コイルとの間に設けられたスイッチ回路と、電動機の回転速度を調節する際に操作される速度調節部材と、速度調節部材の変位量をスロットル開度として検出して該スロットル開度に相応した大きさのスロットル信号を出力するスロットルセンサと、ロータを回転させるべく位置検出器の出力に応じて駆動電流を流す相を切り換えるようにスイッチ回路を制御するコントローラとにより構成される。コントローラは、駆動電流をスロットル信号に対して演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするようにスイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段と、駆動電流を流す相の切換角度をスロットル信号に対して演算された制御進み角だけ位置検出器の出力により決まる基準の切換角度に対してシフトさせるように制御する制御進み角制御手段とを備えている。
【０００４】
ここで駆動電流のデューティ比は、駆動電流のオンオフの周期に対するオン時間の割合を示すもので、駆動電流が流れる時間をｔon、駆動電流が零になる時間をｔoff 、オンオフの周期をＴ（＝ｔon＋ｔoff ）とした場合、デューティ比ＤＦは、ＤＦ＝（ｔon／Ｔ）×１００［％］で定義される。
【０００５】
電動車両においては、アクセルグリップやアクセルペダル等の速度調節部材を変位させることにより電動機の回転速度を調節するが、車両の運転感覚を良好にし、スムースな運転を行わせるためには、速度調節部材の変位量（スロットル開度）αに対してのみ駆動電流のデューティ比ＤＦを制御するのではなく、速度調節部材に対するデューティ比ＤＦの変化率を電動機の回転速度Ｎ［ｒｐｍ］に応じて変化させるように、デューティ比ＤＦをスロットル開度αと回転速度Ｎとの双方に対して制御している。
【０００６】
上記のようにデューティ比ＤＦをスロットル開度αと回転速度Ｎとに対して制御する場合には、スロットル開度αと回転速度Ｎと駆動電流のデューティ比ＤＦとの間の関係を与える３次元マップをＲＯＭに記憶させておいて、このマップを用いて、ＣＰＵにより回転速度Ｎ及びスロットル開度αに対してデューティ比ＤＦを演算し、演算されたデューティ比ＤＦで駆動電流を断続させるように、スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御する手法がとられる。
【０００７】
図５の折れ線ａは、正常運転時のスロットル開度αと、ＰＷＭ制御のデューティ比ＤＦとの関係の一例を示したもので、この例では、速度調節部材に遊びを持たせるため、速度調節部材の低速側の限界位置である全閉位置よりも僅かに増速側に寄った位置に設定された調節開始位置Ｏ1 から、高速側の限界位置である全開位置の手前に設定された調節終了位置Ｏ2 までの間で、ＰＷＭ制御のデューティ比ＤＦをスロットル開度αに対して０から１００［％］まで直線的に増加させるようにしている。
【０００８】
ブラシレス直流電動機においては、駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える切換角度（電気角）を、電動機の機械的な構成により決まる理論的な切換角度に対して所定の角度だけシフトさせている。駆動電流を流す相の切換角度と理論的な切換角度との位相差を制御進み角γと呼んでおり、この制御進み角γは一般には、進み側に設定される。
【０００９】
ブラシレス直流電動機においては、上記制御進み角γにより発生トルク及び最高回転速度が変化し、トルクを大きくするように制御進み角γを設定すると最高回転速度が低くなり、制御進み角γを進角させていくと最高回転速度が高くなるが発生トルクは小さくなっていく。
【００１０】
通常、電動車両の駆動源としてブラシレス直流電動機を用いる場合には、低速時に十分に大きなトルクを得ることができる制御進み角γを正規の制御進み角γo として設定しておいて、回転速度が設定値を超える領域で回転速度の上昇に応じて制御進み角γを正規の制御進み角γo に対して進角させ、回転速度が設定された進角終了回転速度を超える領域では制御進み角の進角量を最大値に保持するようにしている。
【００１１】
上記のような、制御進み角制御を行う場合には、速度調節部材の変位量（スロットル開度）αと回転速度Ｎと制御進み角γとの間の関係を与える３次元マップをＲＯＭに記憶させておいて、このマップを用いてスロットル開度の検出値と回転速度の検出値とに対して制御進み角γを演算し、電動機の制御進み角を演算された制御進み角に等しくするように制御する。
【００１２】
上記のように、回転速度が設定値を超える領域で制御進み角γを正規の制御進み角γo よりも進角させる制御を行う場合、上り坂等で速度調節部材の増速側への変位量を最大にした状態（フルスロットルの状態）で運転しているときに、制御進み角γの進角量が最大値に保たれた状態になり、電動機の駆動電流は定格値を超えた状態になる。このような状態が長時間続くと、電機子コイルやスイッチ回路の半導体スイッチ素子の温度が上昇して許容値を超え、これらが破損するおそれがある。
【００１３】
そのため、従来のこの種の電動機の駆動装置では、スイッチ回路や電機子コイル等の要監視部品の温度を検出する温度センサを設けて、該温度センサにより検出された温度ｔが設定値ｔs を超えたときに、その温度ｔに応じて、図５の折れ線ｂないしｄに示すように、駆動電流のデューティ比ＤＦの上限値を減少させて、駆動電流を制限することにより、温度上昇を抑制する温度上昇抑制制御を行なわせている。図５の折れ線ｂないしｄはそれぞれ検出された要監視部品の温度ｔがｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 （ｔ1 ＜ｔ2 ＜ｔ3 ）の場合を示している。
【００１４】
ところが、温度上昇時に駆動電流を制限しても、制御進み角が進角したままであると、無効電流が多く流れるため回転速度が大幅に低下し、走行速度が制限されるという問題が生じる。実用上、温度上昇抑制制御を行なう際の回転速度の落ち込みはできるだけ小さくすることが望ましい。
【００１５】
そこで、特開平８−２６５９１９号に示されているように、電機子コイルの温度や、該電機子コイルに流す駆動電流をオンオフするスイッチ回路の構成素子の温度を検出して、温度の異常上昇が検出されたときに制御進み角を遅角させる制御と駆動電流のデューティ比を減少させる制御とを行うことが提案されている。
【００１６】
異常な温度上昇が生じたときに制御進み角を遅角させると、駆動電流が減少するため、電機子コイルやスイッチ回路のスイッチ素子の温度上昇を抑制することができる。また制御進み角を遅角させることにより駆動電流を減少させる方法をとると、制御進み角を遅角させることなく、駆動電流のデューティ比のみを減少させる方法をとった場合に比べて、回転速度の落ち込みを少なくすることができるため、温度抑制制御時に運転のフィーリングが悪くなるのを防ぐことができる。
【００１７】
また制御進み角の遅角量が余り大きくなると、無効電流が過大になって好ましくないが、制御進み角を遅角させる制御と、駆動電流のデューティ比を減少させる制御とを併用するようにすると、制御進み角の遅角量をそれほど大きくする必要がないため、無効電流が過大になるのを防ぐことができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電動車両用のブラシレス直流電動機においては、電機子コイルの温度や、電機子コイルの励磁相を切り換えるスイッチ回路のスイッチ素子の温度が異常に上昇するのを防ぐために、温度の異常上昇が検出されたときに駆動電流を抑制する制御を行っているが、従来のこの種の電動機の駆動装置では、要監視部品の温度が設定値を超えたことが検出されたときに、図５の折れ線ｂないしｄのようにスロットル開度の増大に伴って増加していくデューティ比の上限値を制限するようにしていたため、運転者が速度調節部材を増速側に変化させてスロットル開度を増加させていった際に、スロットル開度がある値に達すると、それ以上スロットル開度を増加させてもデューティ比が増加しない状態が生じる。例えば、要監視部品の温度ｔが設定値ｔs を超えてｔ2 に達したときには、スロットル開度αがＢ点の値を超えると、それ以上速度調節部材を増速側に操作してもデューティ比ＤＦが変化しなくなるため、速度調節部材の操作に追従させて車速を変化させることができなくなる。
【００１９】
このように、従来の駆動装置では、温度上昇時に、速度調節部材に追従して速度を調節することができない領域が生じるため、運転者に違和感を与えるという問題があった。
【００２０】
本発明の目的は、運転者に違和感を与えることなく、電機子コイルやスイッチ素子の温度上昇を抑制する制御を行わせることができる電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁石界磁を有するロータと多相の電機子コイルを有するステータとを備えた電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の前記ロータのステータに対する回転角度位置を検出する位置検出器と、直流電源から前記電機子コイルに駆動電流を流す相を切り換えるために前記直流電源と電機子コイルとの間に設けられたスイッチ回路と、電動機の回転速度を調節する際に操作される速度調節部材と、該速度調節部材の変位量をスロットル開度として検出して該スロットル開度に相応した大きさのスロットル信号を出力するスロットルセンサと、ロータを回転させるべく位置検出器の出力に応じて駆動電流を流す相を切り換えるようにスイッチ回路を制御するコントローラとを備えていて、前記コントローラが、スロットル信号に対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、駆動電流をスロットル信号に対して演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするように前記スイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段とを備えている電動車両駆動用ブラシレス直流電動機の駆動装置を対象とする。
【００２２】
本発明においては、駆動電流が流れることにより発熱が生じる部品の中から選定された要監視部品の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器により検出された温度が設定値以上になっているときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正するデューティ比補正手段とを設けた。
【００２３】
上記のようなデューティ比補正手段を設けると、要監視部品の温度が上昇したときに、駆動電流を制限して部品が破損するのを防ぐことができる。
【００２４】
また上記のように、温度上昇時にスロットル開度に対するデューティ比の変化率を小さくするように構成すると、温度上昇時にもスロットル開度の０〜１００［％］の全変化範囲に亘ってデューティ比を変化させることができるため、速度調節部材の変位に追従して車速が変化しない状態が生じるのを防いで、温度上昇時に運転者に違和感を与えることなく駆動電流を制限して、温度上昇抑制制御を行わせることができる。
【００２５】
上記要監視部品が複数個ある場合には、複数の要監視部品の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出器を設けて、該複数の温度検出器の内のいずれかにより検出された要監視部品の温度がその要監視部品に対して設定された設定値以上になったときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正するデューティ比補正手段を設ける。
【００２６】
上記要監視部品としては、少くとも電機子コイルとスイッチ回路とを選定するのが好ましい。
【００２７】
電機子コイルとスイッチ回路とを要監視部品として選定する場合には、多相の電機子コイルの温度を検出するように設けられた電機子コイル用温度検出器と、スイッチ回路の温度を検出するスイッチ回路用温度検出器とを設けて、電機子コイル用温度検出器により検出された温度が電機子コイルに対して設定された設定値以上になったとき、またはスイッチ回路用温度検出器により検出された温度がスイッチ回路に対して設定された設定値以上になったときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするようにデューティ比演算手段を構成する。
【００２８】
この場合、電機子コイル用温度検出器は、各相の電機子コイルの温度を検出するように設けられた相数分の感温抵抗素子を並列に接続した構成として、該相数分の感温抵抗素子の並列合成抵抗値から多相の電機子コイルの平均温度を検出するようにしておくのが好ましい。
【００２９】
特定の相の電機子コイルの温度のみを検出するように電機子コイル用温度検出器を構成した場合には、電動機がロック状態になって特定の電機子コイルの温度が異常に上昇する状態になったときに、その温度の異常上昇を検出することができないおそれがあるが、上記のように、相数分の感温抵抗素子を設けて、該相数分の感温抵抗素子の並列合成抵抗値から多相の電機子コイルの平均温度を検出するようにすると、特定の電機子コイルの温度が異常に上昇した場合でも、その温度の異常上昇が反映した温度検出信号を得ることができるので、電機子コイルの保護を適確に図ることができる。
【００３０】
スイッチ回路の温度を検出するには、スイッチ回路を構成するスイッチ素子が取り付けられているヒートシンクの温度を検出すればよい。スイッチ回路用温度検出器も感温抵抗素子により構成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図４を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００３２】
図１において、１はロータ２とステータ３とからなるアウタロータ型のブラシレス直流電動機である。ロータ２は、強磁性材料によりほぼカップ状に形成されたフライホイール２０１と、フライホイール２０１の周壁部の内周に取り付けられた永久磁石２０２とからなっていて、永久磁石２０２が径方向に着磁されて、２極の磁石界磁２０３が構成されている。
【００３３】
なお磁石界磁は、２極に限られるものではなく、一般には２ｍ極（ｍは１以上の整数）に構成することができる。
【００３４】
図示の例では、ロータ２の正規の回転方向を図示の矢印ＣＣＬ方向（図１において反時計方向）としている。
【００３５】
ステータ３は、環状の継鉄部から３個の歯部Ｐｕ〜Ｐｗを放射状に突出させたステータ鉄心３０１と、該ステータ鉄心の歯部Ｐｕ〜Ｐｗにそれぞれ巻回された３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗとからなっており、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗは３相星形結線されている。ステータ鉄心３０１の歯部Ｐｕ〜Ｐｗのそれぞれの先端の外周部がステータ磁極３０２となっていて、これらのステータ磁極が磁石界磁２０３に所定のギャップを介して対向させられている。
【００３６】
なお図示の例ではステータ鉄心を３極に構成しているが、ステータに設ける電機子コイルの相数を３とする場合、一般にはステータ鉄心に３ｎ（ｎは１以上の整数）個の歯部を設けて、該３ｎ個の歯部に３相の電機子コイルを巻回する構成をとることができる。
【００３７】
フライホイール２０１は、その底壁部の中央にボス（図示せず。）を備えていて、該ボスが電動車両の駆動輪に直接または減速機を介して結合される。
【００３８】
ロータ２のステータ３に対する回転角度位置を検出するため、ステータ鉄心３０１に３相の位置検出器ｈｕ〜ｈｗが取り付けられている。
【００３９】
各位置検出器は、各相の電機子コイルに流す駆動電流の通電角（電気角）に応じて適宜の位置に配置される。例えば、ロータ２の回転に伴って電機子コイルＬｕ〜Ｌｗにそれぞれ誘起する無負荷誘起電圧がピークに達する位置（磁石界磁２０３から各相の電機子コイルが巻回された歯部を通してながれる磁束が零点を通過する位置）の前後９０度（電気角）の区間各相の電機子コイルに駆動電流を流す「１８０度スイッチング制御」を行って電動機を回転させる場合には、３相の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ及びＬｗがそれぞれ巻回されている歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗの先端の磁極部の中心位置がロータ２の磁石界磁の各磁極の中心位置に一致するときのロータの回転角度位置を検出するように、各相の位置検出器が取り付けられる。
【００４０】
図示のように、３つの歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗにそれぞれ電機子コイルＬｕ，Ｌｖ及びＬｗが巻回されていて、位置検出器ｈｕ，ｈｖ及びｈｗとしてホールＩＣが用いられる場合には、歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗのそれぞれの磁極の中心に対して電気角で９０度位相が進んだ位置に位置検出器ｈｗ，ｈｕ及びｈｖを配置して、これらの位置検出器の出力により決まる駆動相（駆動電流を流す電機子コイルの相）の切換角度を基準の切換角度とし、この基準の切換角度に対して実際の切換角度を進角または遅角させるように制御進み角を演算する。
【００４１】
１０は電機子コイルＬｕ〜Ｌｗと直流電源１１との間に設けられて電機子コイルの励磁相を切り換えるスイッチ回路で、このスイッチ回路は、一端が共通接続された上段のスイッチ素子１０ｕないし１０ｗと、これらの上段のスイッチ素子の他端にそれぞれ一端が接続され、他端が共通接続された下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚとからなるスイッチ素子のブリッジ回路からなっていて、上段のスイッチ素子１０ｕ〜１０ｗの一端の共通接続点及び下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｗの他端の共通接続点がそれぞれ直流電源１１の正極端子及び負極端子に接続されている。
【００４２】
スイッチ回路を構成するスイッチ素子としてはＭＯＳＦＥＴ、電力用トランジスタ，ＩＧＢＴ等のオンオフ制御が可能な任意のスイッチ素子を用いることができるが、図示の例では、各スイッチ素子がＭＯＳＦＥＴからなっている。
【００４３】
電動車両の制動時に回生電流を流すため、上段のスイッチ素子１０ｕ〜１０ｗ及び下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚにそれぞれ帰還用ダイオード１２ｕ〜１２ｗ及び１２ｘ〜１２ｚが接続される。図示のように各スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、これらの帰還用ダイオードとしてＦＥＴのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードを用いることができる。
【００４４】
図示の直流電源１１は、バッテリＢと、該バッテリの両端に接続されたコンデンサＣ1 とからなっている。
【００４５】
スイッチ回路１０を制御するため、マイクロコンピュータと入出力インターフェースとを備えたコントローラ１３と、コントローラ１３から与えられる信号に応じてスイッチ回路のスイッチ素子１０ｕ〜１０ｗ及び１０ｘ〜１０ｚにそれぞれ駆動信号（スイッチ素子をオン状態にするための信号）Ｓｕ〜Ｓｗ及びＳｘ〜Ｓｚを与えるドライバ回路１４とが設けられ、位置検出器ｈｕ〜ｈｗからそれぞれ得られる位置検出信号Ｈｕ〜Ｈｗがコントローラ１３に入力されている。
【００４６】
１５は電動車両の速度を調節するアクセルグリップやアグセルペタル等の速度調節部材の変位量をスロットル開度αとして検出するスロットルセンサで、図示のスロットルセンサ１５は、速度調節部材に可動接触子１５ａが連結されたポテンショメータからなっている。スロットルセンサ１５を構成するポテンショメータの両端には、図示しない定電圧直流電源回路から得られる直流定電圧Ｅが印加されていて、該ポテンショメータの可動接触子１５ａと接地間にスロットル開度αに比例したスロットル信号Ｖαが得られるようになっている。スロットルセンサ１５から得られるスロットル信号はコントローラ１３に入力されている。スロットル信号はコントローラ１３内に設けられたＡ／Ｄ変換器によりデジタル値Ｖthに変換されてマイクロコンピュータのＣＰＵに読み込まれる。
【００４７】
本発明においてはまた、駆動電流が流れることにより発熱が生じる部品の中から選定された要監視部品の温度を検出するために温度検出器が設けられる。通常は、要監視部品として、少くとも電機子コイルとスイッチ回路１０の構成部品とを選定する。図示の例では、３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗのそれぞれの温度を検出するように負の温度係数または正の温度係数を有する感温抵抗素子（温度センサ）Ｒtu〜Ｒtwがそれぞれの相の電機子コイルに熱的に結合されている。感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwは互いに並列に接続され、これらの感温抵抗素子により電機子コイル用温度検出器が構成されている。このように電機子コイル用温度検出器を構成すると、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列合成抵抗値から３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗの温度の平均値に相当する温度を検出することができる。
【００４８】
電機子コイルの温度を検出するために、いずれか１つの相の電機子コイルの温度を検出するように温度センサを設けることも考えられるが、１つの相の電機子コイルの温度を検出するようにした場合には、電動機がロック状態になって特定の相の電機子コイルの温度が異常上昇する状態が生じたときに、その温度の異常上昇を検出できないことがある。これに対し、上記のように３相の電機子コイルにそれぞれ感温抵抗素子を熱的に結合して、これらの感温抵抗素子を並列接続する構成をとると、３相の電機子コイルの温度の平均値に相当する温度を検出することができるため、特定の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じた場合でも、その異常上昇を反映させた温度検出信号を得ることができる。
【００４９】
また上記のように３相の電機子コイルにそれぞれ取り付けた感温抵抗素子を並列に接続して、その並列合成抵抗値から３相の電機子コイルの温度の平均値に相当する温度を検出するようにすると、電機子コイルの温度を読み込むために割り当てるコントローラ１３のＣＰＵの入力ポートが一つだけで済むため、ポート数が少いＣＰＵを用いてコストの低減を図ることができる。
【００５０】
図１に示した例では更に、スイッチ回路１０の温度（スイッチ素子の温度）を検出するために、スイッチ回路１０の構成素子が取り付けられているヒートシンクに感温抵抗素子Ｒtsが熱的に結合され、この感温抵抗素子Ｒtsによりスイッチ回路用温度検出器が構成されている。スイッチ回路用温度検出器から得られる検出信号（この例では抵抗値の変化）は、電機子コイル用温度検出器から得られる検出信号とともにコントローラ１３に入力されている。
【００５１】
コントローラ１３には、電機子コイル用温度検出器を構成する感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に定電圧を印加する電圧印加回路が設けられていて、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端の電圧（感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列合成値に比例した電圧）が温度検出信号としてＡ／Ｄ変換器を通してマイクロコンピュータのＣＰＵに読み込まれる。同様に、スイッチ回路の温度を検出する感温抵抗素子Ｒtsの両端に定電圧を印加する回路がコントローラ内に設けられていて、感温抵抗素子Ｒtsの両端の電圧が温度検出信号としてＡ／Ｄ変換器を通してＣＰＵに読み込まれる。
【００５２】
コントローラ１３は、マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより、電動機を制御するために必要な各種の手段を構成する。コントローラ１３がマイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現する各種の機能実現手段を含めた図１の実施形態の全体的な構成を図２に示した。
【００５３】
コントローラ１３は、例えば、位置検出器ｈｕ〜ｈｗがそれぞれ発生する矩形波状の位置検出信号の発生間隔を計測することにより、電動機の回転速度Ｎを演算し、この回転速度Ｎと、スロットル信号のデジタル値Ｖthから得られるスロットル開度情報とに基づいてブラシレス直流電動機１の電機子コイルに供給する駆動電流のデューティ比ＤＦと、制御進み角（駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える実際の切換角度と位置検出器の配置により決まる基準の切換角度との位相差）γとを演算する。デューティ比ＤＦ及び制御進み角γの演算は、それぞれ回転速度Ｎとスロットル開度とデューティ比ＤＦとの間の関係を与えるデューティ比演算用３次元マップ及び回転速度Ｎとスロットル開度と制御進み角γとの間の関係を与える制御進み角演算用３次元マップ（いずれのマップもＲＯＭに記憶されている）を用いて補間法により行われる。
【００５４】
コントローラ１３を構成するマイクロコンピュータが実行するプログラムのうち、上記回転速度を演算する過程により電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段１３ａが実現される。また上記デューティ比演算用マップを用いてデューティ比を演算する過程により、スロットル信号の値と回転速度とに対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段１３ｂが構成される。
【００５５】
更に、上記制御進み角演算用マップを用いて制御進み角を演算する過程により、制御進み角演算手段１３ｃが構成される。
【００５６】
コントローラ１３はまた、位置検出器ｈｕ〜ｈｗの出力信号に基づいて駆動電流を流す相を決定する励磁相決定手段１３ｄを有している。この励磁相決定手段は、位置検出器ｈｕ〜ｈｗの出力信号に基づいて決定した相の電機子コイルに、制御進み角演算手段１３ｃにより演算された制御進み角を有するタイミングで、スイッチ回路１０の所定のスイッチ素子に駆動信号を与えることを指令する指令信号をドライバ回路１４に与える。ドライバ回路１４は、この指令信号に応じて所定のスイッチ素子に駆動信号を与える。
【００５７】
また電動機１に供給される駆動電流の波形を、デューティ比演算手段１３ｂにより演算されたデューティ比で断続するＰＷＭ波形とするために、ドライバ回路１４からスイッチ回路１０のスイッチ素子に与える駆動信号の波形をＰＷＭ変調する変調手段１３ｅが設けられている。
【００５８】
図３（Ａ）ないし（Ｉ）は、図１に示したブラシレス直流電動機を、１８０度スイッチング制御を行って駆動する場合の位置検出信号の波形と、スイッチ回路１０の各スイッチ素子のオンオフ動作波形とを示した波形図である。図３（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ位置検出器ｈｕ〜ｈｗが発生する位置検出信号Ｈｕ〜Ｈｗの一例を示し、図３（Ｄ）ないし（Ｆ）はそれぞれ、駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える角度を基準の切換角度とした場合の、スイッチ回路１０の上段のスイッチ素子１０ｕないし１０ｗのオンオフ動作を示している。また図３（Ｇ）ないし（Ｉ）はそれぞれスイッチ回路１０の下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚのオンオフ動作を示している。
【００５９】
励磁相決定手段１３ｄは、図３（Ａ）ないし（Ｃ）に示された位置検出信号に論理演算を施すことにより、スイッチ回路１０の各スイッチ素子をオン状態にする区間とオフ状態にする区間とを決定し、各スイッチ素子をオン状態にする区間そのスイッチ素子に駆動信号を与える。
【００６０】
変調手段１３ｅは、駆動電流をＰＷＭ制御するため、図示の例では、ドライバ回路１４からスイッチ回路の下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚに与える駆動信号を、デューティ比演算手段１３ｂにより演算されたデューティ比で断続するＰＷＭ波形に変調して、下段のスイッチ素子を所定のデューティ比でオンオフさせる。
【００６１】
図３に示した例では、コントローラのマイクロコンピュータが実行するプログラムのうち、デューティ比演算手段１３ｂを実現する過程と、スイッチ素子１０ｘ〜１０ｚに与える駆動信号をデューティ比演算手段により演算されたデューティ比で断続する波形に変調する変調手段１３ｅを実現する過程とにより、駆動電流をデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするようにスイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段が構成される。
【００６２】
ブラシレス直流電動機においては、制御進み角γによって最大発生トルク及び最高回転数が変化する。一般には、電動機の用途や要求されるトルク特性、或いは必要とされる最高回転数等に応じて制御進み角の大きさを設定している。電動車両を駆動するブラシレス直流電動機の場合は、電動機の回転数が設定値以下であるときに制御進み角γを正規の制御進み角γo に固定し、電動機の回転数が設定された進角開始回転数を超える範囲で制御進み角γを回転数の上昇に伴って正規の制御進み角γo よりも進角させ、電動機の回転数が設定された進角終了回転数以上になる範囲では制御進み角の進角量を設定された最大値に固定するように、制御進み角γを回転数に応じて制御することが多い。
【００６３】
制御進み角γを制御する場合には、駆動電流を流す相を切り換える切換角度をスロットル信号に対して演算された制御進み角だけ位置検出器の出力により決まる基準の切換角度に対してシフトさせるように制御する制御進み角制御手段がコントローラ１３に設けられる。
【００６４】
この制御進み角制御手段は、コントローラ１３のＣＰＵが実行するプログラムの一連の過程のうち、制御進み角演算手段１３ｃを実現する過程と、この制御進み角演算手段により演算された制御進み角と励磁相決定手段１３ｄにより決定される基準の切換角度とから、駆動電流を流す相を切換えるタイミングを決定する過程とにより構成される。
【００６５】
正規の制御進み角γo をどのように設定するかは任意であるが、一般には、電動車両の発進時のトルクを大きくするために、最大トルクが得られる制御進み角を正規の制御進み角γo とする。
【００６６】
回転速度Ｎが設定値を超える領域で制御進み角γを正規の制御進み角γo よりも進角させる制御を行う場合、上り坂等で速度調節部材の増速側への変位量を最大にした状態（フルスロットルの状態）で運転しているときに、制御進み角γの進角量が最大値に保たれた状態になり、電動機の駆動電流は定格値を超えた状態になる。このような状態が長時間続くと、電機子コイルやスイッチ回路のスイッチ素子の温度が上昇して許容値を超え、これらが破損するおそれがある。
【００６７】
そこで本発明においては、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗの温度を検出する電機子コイル用温度検出器（図示の例では感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwにより構成されている。）と、スイッチ回路１０の温度を検出するスイッチ回路用温度検出器（感温抵抗素子Ｒtsにより構成されている。）とを設けるとともに、電機子コイル用温度検出器により検出された温度が電機子コイルに対して設定された設定値よりも低く、かつスイッチ回路用温度検出器により検出された温度がスイッチ回路に対して設定された設定値よりも低いときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比をそのままとし、電機子コイル用温度検出器により検出された温度が電機子コイルに対して設定された設定値以上になったとき、またはスイッチ回路用温度検出器により検出された温度がスイッチ回路に対して設定された設定値以上になったときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするようにデューティ比演算手段１３ｂにより演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正するデューティ比補正手段１３ｆを設ける。
【００６８】
上記の制御を行わせるためには、例えば、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比ＤＦに乗じる補正係数Ｋ（＜１）と検出された温度ｔとの関係を与える補正係数演算用マップを、電機子コイル及びスイッチ回路のそれぞれに対して作成して、これらのマップをＲＯＭに記憶させておく。そして、電機子コイル用温度検出器により検出された温度が電機子コイルに対して設定された設定値以上になったときには、電機子コイル用の補正係数演算用マップを用いて、電機子コイル用温度検出器により検出された温度に対して補正係数Ｋを演算し、演算した補正係数Ｋをデューティ比演算手段により演算されたデューティ比ＤＦに乗じることにより補正後のデューティ比ＤＦ´（＝Ｋ×ＤＦ）を演算する。またスイッチ回路用温度検出器により検出された温度がスイッチ回路に対して設定された設定値以上になったときには、スイッチ回路用の補正係数演算用マップを用いて、スイッチ回路用温度検出器により検出された温度に対して補正係数Ｋを演算し、演算した補正係数Ｋをデューティ比演算手段により演算されたデューティ比ＤＦに乗じることにより補正後のデューティ比ＤＦ´（＝Ｋ×ＤＦ）を演算する。ＰＷＭ制御手段は、駆動電流のデューティ比を上記のようにして補正した後のデューティ比ＤＦ´に等しくするように、スイッチ回路を制御する。
【００６９】
上記のように、デューティ比の増加割合を検出された温度に応じて補正する制御を行った場合のデューティ比（ＤＦまたはＤＦ´）とスロットル開度αとの関係の一例を図４に示した。同図において折れ線ａは検出された温度（例えば電機子コイルの温度）ｔが設定値ｔs 以下であるとき（正常時）にデューティ演算手段により演算されるデューティ比ＤＦとスロットル開度αとの関係を示している。
【００７０】
また折れ線ｂないしｄはそれぞれ検出された温度ｔがｔ1 ，ｔ2 及びｔ3 （ｔ1 ＜ｔ2 ＜ｔ3 ）のときの補正されたデューティ比ＤＦ´とスロットル開度αとの関係を示している。
【００７１】
図４から明らかなように、本発明によれば、同図の折れ線ｂないしｄのように、温度が設定値以上になった場合に、スロットル全開時のデューティ比を温度の上昇に伴って小さくして、駆動電流を制限することができる。またスロットル開度の０〜１００［％］の全変化範囲に亘って、デューティ比ＤＦがスロットル開度に追従して連続的に変化して、スロットル全開時に最大値に到達する特性が得られるため、温度上昇時に、速度調節部材を変位させても車速が変化しない状態が生じるのを防いで、運転者に違和感を与えることなく温度上昇抑制制御を行わせることができる。
【００７２】
上記の例では、温度検出器を感温抵抗素子により構成しているが、熱電対等の他の温度センサを用いて温度検出器を構成することもできる。
【００７３】
上記の例では、スイッチ回路の下段のスイッチ素子をオンオフさせることによりＰＷＭ波形の駆動電流を得るようにしているが、スイッチ回路の上段のスイッチ素子をオンオフさせることによりＰＷＭ波形の駆動電流を得るようにしてもよく、上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子との双方をオンオフさせることによりＰＷＭ波形の駆動電流を得るようにしてもよい。
【００７４】
上記の例では、位置検出器を構成するホールＩＣを各相の電機子コイルが巻回された歯部の中心に対して電機角で９０ど進んだ位置に配置したが、位置検出器はロータのステータに対する回転角度位置を検出すれば良く、その配設位置は上記の例に限定されない。
【００７５】
上記の例では、１８０度スイッチング制御を行わせているが、ブラシレス直流電動機の駆動の仕方は上記の例に限られるものではなく、例えば各相の電機子コイルが巻回された歯部を通してながれる磁束が零点を通過する位置の前後６０度（電気角）の区間各相の電機子コイルに駆動電流を流す「１２０度スイッチング制御」を行って電動機を回転させる場合にも本発明を適用できるのはもちろんである。
【００７６】
上記の例では、３相の電機子コイルのそれぞれに対して感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtw（温度センサ）を熱的に結合して、これらの感温抵抗素子を並列に接続することにより電機子コイル用温度検出器を構成したが、本発明は、このように電機子コイル用温度検出器を構成する場合に限定されるものではなく、３相の電機子コイルにそれぞれ取り付けた感温抵抗素子から得られる温度検出信号をそれぞれ個別にコントローラ１３のＣＰＵに入力して該ＣＰＵにより３相の電機子コイルの温度を個別に監視し、いずれかの相の電機子コイルの温度が設定値以上になったときにスロットル信号の値の修正を行わせるようにしてもよい。
【００７７】
また上記の例では、位置検出器としてホールＩＣを用いているが、ホールＩＣに代えて、フォトエンコーダ等の位置検出器を用いるようにしてもよい。
【００７８】
本発明を適用する電動車両は、電動機の出力を車両の駆動輪に直接伝達する構造のものでもよく、電動機の出力を減速機を介して駆動輪に伝達するようにしたものでもよい。
【００７９】
上記の例では、３相のブラシレス電動機を例にとったが、本発明において電機子コイルの相数は任意である。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、駆動電流の通電により温度が上昇する要監視部品の温度を検出する温度検出器を設けるとともに、該要監視部品の温度上昇時にスロットル開度に対するデューティ比の増加割合を小さくするようにデューティ比を補正する手段を設けたので、要監視部品の温度が設定値以上になったときにも、スロットル開度の０〜１００［％］の全変化範囲に亘ってデューティ比を変化させることができる。したがって、温度上昇時に、速度調節部材を変位させても車速が変化しない状態が生じるのを防いで、運転者に違和感を与えることなく、温度上昇抑制制御を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す構成図である。
【図２】コントローラのマイクロコンピュータにより実現される機能実現手段を含めた図１の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。
【図３】図１のブラシレス直流電動機における位置検出信号の波形と、スイッチ回路の各スイッチ素子のオンオフ動作波形とを示した波形図である。
【図４】本発明におけるＰＷＭ制御のデューティ比とスロットル開度との関係を示した線図である。
【図５】従来の駆動装置におけるＰＷＭ制御のデューティ比とスロットル開度との関係を示した線図である。
【符号の説明】
１…ブラシレス直流電動機、２…ロータ、３…ステータ、Ｌｕ〜Ｌｗ…電機子コイル、ｈｕ〜ｈｗ…位置検出器、１０…スイッチ回路、１３…コントローラ、１５…スロットルセンサ、Ｒtu〜Ｒtw，Ｒts…感温抵抗素子。
【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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