(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）の電機子コイルを有するステータとを備えた電動機の駆動電流をＣＰＵを備えたコントローラにより制御する電動機用制御装置において、
前記ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子が設けられて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧が印加され、
前記ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号が前記コントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力され、
前記コントローラは、前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程前記電動機の出力を低くするように制御し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では前記第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程前記電動機の出力を低くするように制御する温度上昇抑制制御手段とを備えていること、
を特徴とする電動機用制御装置。
【請求項２】
界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）の電機子コイルを有するステータとを備えた電動機の駆動電流をＣＰＵを備えたコントローラにより制御する電動機用制御装置において、
前記ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子が設けられて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧が印加され、
前記ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号が前記コントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力され、
前記コントローラは、前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記電圧信号の値を第１の設定値と比較して前記電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記電圧信号の値と第１の設定値との差が大きい場合程前記電動機の出力を低くするように制御し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では前記電圧信号の値を前記第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して前記電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程前記電動機の出力を低くするように制御する温度上昇抑制制御手段とを備えていること、
を特徴とする電動機用制御装置。
【請求項３】
磁石界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）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手段を有するコントローラとを備え、前記コントローラはＣＰＵを備えていて、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制御手段とを有している電動機用制御装置において、
前記ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子が設けられて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加され、
前記ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号が前記ＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力され、
前記コントローラは、前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では前記第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正する温度上昇抑制制御手段とを備えていること、
を特徴とする電動機用制御装置。
【請求項４】
磁石界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）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手段を有するコントローラとを備え、前記コントローラはＣＰＵを備えていて、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制御手段とを有している電動機用制御装置において、
前記ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子が設けられて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加され、
前記ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号が前記ＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力され、
前記コントローラは、前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記電圧信号の値を第１の設定値と比較して前記電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記電圧信号の値と第１の設定値との差が大きい場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では前記電圧信号の値を前記第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して前記電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正する温度上昇抑制制御手段とを備えていること、
を特徴とする電動機用制御装置。
【請求項５】
磁石界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）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手段を有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、前記スロットル信号に対して制御進み角を演算する制御進み角演算手段と、前記駆動電流を流す相を切り換える切換角度を前記制御進み角演算手段により演算された制御進み角だけ前記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有している電動機用制御装置において、
前記ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子が設けられて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧が印加され、
前記ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号が前記ＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力され、
前記コントローラは、前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに前記駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を前記制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように前記制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では前記第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに前記駆動電流を流す相の切換え角度を前記制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように前記制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して前記電動機の出力を制限する温度上昇抑制制御手段とを備えていること、
を特徴とする電動機用制御装置。
【請求項６】
前記温度上昇抑制制御手段は、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では前記第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正して前記電動機の出力を制限する制御を更に行うように構成されていること、
を特徴とする請求項５に記載の電動機用制御装置。
【請求項７】
磁石界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）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手段を有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、前記スロットル信号に対して制御進み角を演算する制御進み角演算手段と、前記駆動電流を流す相を切り換える切換角度を前記制御進み角演算手段により演算された制御進み角だけ前記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有している電動機用制御装置において、
前記ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子が設けられて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧が印加され、
前記ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号が前記ＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力され、
前記コントローラは、前記電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記電圧信号の値を第１の設定値と比較して前記電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を前記制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように前記制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では前記電圧信号の値を前記第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して前記電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記駆動電流を流す相の切換え角度を前記制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように前記制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して前記電動機の出力を制限する温度上昇抑制制御手段とを備えていること、
を特徴とする電動機用制御装置。
【請求項８】
前記温度上昇抑制制御手段は、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では前記電圧信号の値を第１の設定値と比較して前記電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記電圧信号の値と第１の設定値との差が大きい場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正し、前記回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では前記電圧信号の値を前記第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して前記電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに前記電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程前記駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正する制御を更に行うように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動機用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵを備えたコントローラにより電動機の駆動電流を制御する電動機用制御装置に関し、特に電動スクータや、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を制御するのに好適な電動機用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電動機は、界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）の電機子コイルを有するステータとを備えていて、電機子コイルに流す駆動電流をコントローラにより制御することにより、回転速度を制御するようにしている。近年コントローラしては、ＣＰＵを用いたものが多く用いられている。
【０００３】
また電動車両を駆動する電動機としては、ブラシレス直流電動機が多く用いられている。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、２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。
【０００４】
この種の電動機の駆動電流を制御する制御装置は、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。
【０００５】
コントローラは、ＣＰＵを備えていて、該ＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより、スロットル信号の値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構成する。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
また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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
そのため、電機子コイル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異常な温度上昇が検出されたときに、駆動電流のデューティ比の上限値を減少させて駆動電流を制限することにより、電動機の出力を制限して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。
【００１５】
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。
【００１６】
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併せて行うことが提案されている。
【００１７】
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、温度上昇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。
【００１８】
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せて行うようにすると、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。
【００１９】
上記の説明では、駆動電流のデューティ比と制御進み角とを制御するとしたが、制御進み角の制御を行わない場合も、フルスロットル状態で負荷が過大になると、電機子コイルの温度が異常上昇することがあるため、電機子コイルの温度を検出してその温度上昇を抑制するように電動機の出力を制限する制御を行うことが必要になる。
【００２０】
また電動車両用のブラシレス直流電動機に限らず、一般に負荷を駆動するブラシレス直流電動機や、ステッピングモータや、パルスモータ等においても、過負荷時に電機子コイルの温度の異常上昇が予想される場合には、電機子コイルの温度を検出して、検出された温度が設定値を超えたときに電動機の出力を抑制する温度上昇抑制制御を行うことが必要になる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
電機子コイルの温度上昇を抑制する制御を行うようにした従来の電動機用制御装置では、多相の電機子コイルのうちのいずれか１相の電機子コイルに温度センサとしての感温抵抗素子を熱的に結合して、該感温抵抗素子の抵抗値から電機子コイルの温度を検出するようにしていた。
【００２２】
しかしながら、このように、多相の電機子コイルを有する電動機において、いずれか１相の電機子コイルの温度のみを検出した場合には、温度が検出されていない他の相の電機子コイルで温度の異常上昇があった場合に、その温度の異常上昇を検出することができないことがあるため、電機子コイルの保護を適確に図ることができない。
【００２３】
例えば、ブラシレス直流電動機において、電動機が過負荷によりロックした場合には、駆動電流の転流が行われなくなるため、特定の相の電機子コイルに他の相の電機子コイルよりも大きな電流が流れる状態が継続してその温度が上昇し、コイルが焼損する。１つの相の電機子コイルのみに感温抵抗素子を結合した場合には、電動機のロック時にロータの停止位置によっては、電機子コイルの温度の異常上昇を検出することができないことがあるため、電機子コイルの保護を適確に図ることができない。
【００２４】
また電動機がロックしないまでも、その回転速度が非常に低くなって、駆動電流の転流に要する時間が長くなったときには、特定の相の電機子コイルに大きな駆動電流が流れる時間が長くなるため、ロック状態と同じような状態になって特定の相の電機子コイルが過熱し、焼損する恐れがある。このような場合にも、１つの相の電機子コイルの温度のみを検出するようにした場合には、電機子コイルの温度の異常上昇を検出できないことがあるため、電動機の保護を適確に図ることができない。
【００２５】
多相の電機子コイルのすべての相の温度を検出するために、各相の電機子コイル毎に感温抵抗素子を設けて、各相の電機子コイルに対して設けた感温抵抗素子から得られる温度検出信号を個別にコントローラのＣＰＵに入力することが考えられる。しかしながら、このように構成した場合には、コントローラを構成するＣＰＵに設けられているアナログ入力ポートのうち、電機子コイルの相数と同じ数のポートを電機子コイルの温度を読み込むための入力ポートとして用いる必要があるため、ＣＰＵとしてアナログ入力ポートの数が多いものを用いることが必要になり、コストが高くなるという問題が生じる。
【００２６】
本発明の目的は、特定の相の電機子コイルの温度のみが上昇する状態が生じた場合でも電機子コイルの保護を適確に図ることができるようにした電動機用制御装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の他の目的は、電機子コイルのすべての相の温度情報をコントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートを用いるだけで読み込むことができるようにして、コストの上昇を伴うことなく、電機子コイルの保護を適確に図ることができるようにした電動機用制御装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）の電機子コイルを有するステータとを備えた電動機の駆動電流をＣＰＵを備えたコントローラにより制御する電動機用制御装置に係わるものである。
【００２９】
本発明においては、ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子を設けて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加し、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号をコントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力する。
【００３０】
またコントローラは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、この回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くするように制御し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くするように制御する温度上昇抑制制御手段とを備えた構成とする。
【００３１】
上記のように、ｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合したｎ個の感温抵抗素子を並列に接続して、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加すると、ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号は、すべての相の電機子コイルの温度の情報を含む信号となる。
【００３２】
この場合、電動機が極低回転状態またはロック状態にあって一部の電機子コイルの温度のみが異常上昇したときと、電動機が定常回転していて、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているときとでは、異常上昇時の温度が同じであっても、電圧信号の値は相違する。
【００３３】
従って電圧信号を温度に換算するためには、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときと、極低回転状態及びロック状態にないときとで、異なる換算テーブルを用いる必要がある。
【００３４】
そのため、本発明においては、回転状態判定手段を設けて、この判定手段により、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段とを設けている。上記の構成において、電動機の極低回転時またはロック時に電動機の出力を制限する制御を開始するタイミングを決める第１の設定温度と、電動機の定常回転時に電動機の出力を制限する制御を開始するタイミングを決める第２の設定温度とは同じでもよく、異なっていてもよいが、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときには、電動機が定常回転しているときに比べて、電機子コイルの温度が短時間のうちに異常上昇して焼損し易いため、安全のためには、上記第１の設定温度を、第２の設定温度よりも低くしておくことが好ましい。
【００３５】
上記のように構成すると、単一の電圧信号を用いて、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇する状態と、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇する状態との双方を検出して、電機子コイルを過熱から確実に保護することができる。
【００３６】
また上記のように構成すると、コントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートを用いるだけで、すべての相の電機子コイルの温度が反映された温度情報を得ることができるので、アナログ入力ポートの数が多い高価なＣＰＵを用いることなく電機子コイルを過熱から保護するための制御動作を行わせることができる。
【００３７】
更に上記のように、各相の電機子コイルに熱的に結合した感温抵抗素子を並列に接続して、該感温抵抗素子の並列合成抵抗値から温度検出信号を得るようにすると、感温抵抗素子の抵抗値のばらつきが制御に与える影響を少くすることができる。
【００３８】
上記の構成では、感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号を温度に換算して、換算した温度を設定温度と比較することにより異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしたが、電圧信号の値を温度に換算することなく、所定の設定値と比較することによっても、異常な温度上昇が生じているか否かを判定することもできる。
【００３９】
電圧信号の値は、一部の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているときと、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているときとで異なるため、一部の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値と、すべての電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値とは異ならせる必要がある。
【００４０】
この場合、コントローラは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、該回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では上記電圧信号の値を第１の設定値と比較して該電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第１の設定値との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号の値を第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御する温度上昇抑制制御手段とを備えた構成とする。
【００４１】
なお上記のように、電圧信号の値と第１の設定値とを比較して一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合、温度の異常上昇が生じているときの電圧信号の値と第１の設定値との間の関係は、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかにより相違する。即ち、感温抵抗素子の温度係数が正であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも大きくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。また感温抵抗素子の温度係数が負であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも小さくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。
【００４２】
上記電圧信号の値を第２の設定値と比較して、すべての相の電機子コイルで温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合の電圧信号の値と第２の設定値との間の大小関係も同様に、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかにより相違する。
【００４３】
また感温抵抗素子の温度係数が正である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも大きい値に設定する必要があり、感温抵抗素子の温度係数が負である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも小さい値に設定する必要がある。
【００４４】
通常電動車両用のブラシレス直流電動機を制御する制御装置は、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手段を有するコントローラとを備えていて、コントローラのＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより、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制御手段とを構成する。
【００４５】
このような構成を有する駆動装置に本発明を適用する場合、コントローラは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正する温度上昇抑制制御手段とを備えた構成とすることができる。
【００４６】
またこの場合も、電圧／温度換算手段を設けることなく、電圧信号の値を設定値と比較することにより電機子コイルの温度の異常上昇を検出して、温度の異常上昇が検出されたときに電動機の出力を制限するするように温度上昇抑制制御手段を構成することができる。
【００４７】
この場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では電圧信号の値を第１の設定値と比較して電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第１の設定値との差が大きい場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号の値を前記第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするように、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補正する。
【００４８】
上記の構成では、電機子コイルの温度が設定値以上になったときに駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくすることにより電動機の出力を制限するようにしたが、スロットル信号に対して制御進み角を演算する制御進み角演算手段と、駆動電流を流す相を切り換える切換角度を制御進み角演算手段により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がコントローラに設けられる場合には、電機子コイルの温度が設定値以上になったことが検出されたときに制御進み角を遅角側に補正することにより、温度上昇抑制制御を行わせるようにしてもよい。
【００４９】
この場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに駆動電流を流す相の切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して電動機の出力を制限する制御を行うように構成される。
【００５０】
またこの場合、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では、電圧信号の値を第１の設定値と比較して電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号の値を第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに駆動電流を流す相の切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して電動機の出力を制限する制御を行うように、温度上昇抑制制御手段を構成することもできる。
【００５１】
上記のように、電機子コイルの温度上昇時に制御進み角を制御する場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で温度の異常上昇が検出されたとき、及び回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態で温度の異常上昇が検出されたときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正する制御を併せて行うように構成するのが好ましい。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３を参照して、電動車両用の３相ブラシレス直流電動機を制御する制御装置に本発明を適用した場合の一実施形態を説明する。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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〜Ｌｗがそれぞれ巻回されている歯部Ｐｕ〜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。
【００６１】
図示のように、３つの歯部Ｐｕ〜Ｐｗにそれぞれ電機子コイルＬｕ〜Ｌｗが巻回されていて、位置検出器ｈｕ〜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。
【００６２】
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ある。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。
【００６３】
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。
【００６４】
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が並列接続されている。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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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ある。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。
【００６８】
本発明においてはまた、３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗのそれぞれの温度を検出するために、３相の電機子コイルのそれぞれに対して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Ｒtu〜Ｒtwが設けられて、これらの感温抵抗素子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。
【００６９】
なお感温抵抗素子を電機子コイルに熱的に結合するとは、電機子コイルの温度が直接または間接的に（例えば鉄心やコイルの絶縁層を通して）感温抵抗素子に伝達されるように、感温抵抗素子と電機子コイルとを直接または間接的に結合することを意味する。各相の電機子コイルの温度を検出する感温抵抗素子は、各相の電機子コイルの上に接着剤等により固定してもよく、電機子コイルに近接させた状態で電機子鉄心の上に接着等により固定するようにしてもよい。
【００７０】
各相の電機子コイルが複数個ずつ設けられている場合には、複数個ある各相の電機子コイルのいずれか一つに各相の感温抵抗素子を熱的に結合する。
【００７１】
図５に示したように、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の温度検出器２０が構成されている。
【００７２】
コントローラ１３内には、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に一定の直流電圧を印加する電圧印加回路２１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コントローラ１３を構成するマイクロコンピュータのＣＰＵ１３Ａの１つのアナログ入力ポートＰ1 に入力されている。
【００７３】
図５に示した例では、図示しない直流定電圧電源回路の正極性側の出力端子に一端が接続された抵抗Ｒ1 と、該抵抗Ｒ1 の他端と接地間に接続されたコンデンサＣ1 とからなっていて、コンデンサＣ1 の両端の電圧が感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に印加され、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列合成抵抗値に比例した電圧信号Ｖt が得られるようになっている。この温度検出信号Ｖt は、抵抗Ｒ2 とコンデンサＣ2 とからなる積分回路を通してＣＰＵ１３Ａの１つのアナログ入力ポートＰ1 に入力されている。
【００７４】
またこの例では、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、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（図１参照）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の温度検出器が構成されている。コントローラ１３には、感温抵抗素子Ｒtsの両端に一定の直流電圧を印加する電圧印加回路（図示せず。）が設けられていて、感温抵抗素子Ｒtsの両端に得られる温度検出信号Ｖtsが、コントローラ１３のＣＰＵ１３Ａに設けられたアナログ入力ポート（図示せず。）に入力されている。
【００７５】
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、スロットル信号の値（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。
【００７６】
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が構成され、上記制御進み角演算用マップを用いてスロットル信号に対し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が構成される。
【００７７】
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して、決定した相の電機子コイルに、制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度で駆動電流を流す相を切り換えながら、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ＰＷＭ波形の駆動電流を所定の相の電機子コイルに流すべく、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。
【００７８】
図２（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２（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２（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２（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。
【００７９】
コントローラ１３は、図２（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。駆動電流をＰＷＭ制御するため、図示の例では、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により演算されたデューティ比で断続する波形として、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ている。
【００８０】
図２に示した例では、コントローラのＣＰＵが実行するプログラムのうち、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させる過程により、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１０を制御するＰＷＭ制御手段が構成される。
【００８１】
ブラシレス直流電動機においては、制御進み角γによって駆動電流の大きさが変り、最大発生トルク及び最高回転速度が変化する。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速度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、電動機の回転速度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、電動機の回転速度が設定された進角開始回転速度を超える範囲で制御進み角γを回転速度の上昇に伴って正規の制御進み角γo よりも進角させ、電動機の回転速度が設定された進角終了回転速度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を制御することが多い。
【００８２】
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。
【００８３】
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により演算された制御進み角と位置検出器の出力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り換えるタイミングを決定する過程により構成される。
【００８４】
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。
【００８５】
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、電機子コイルの温度が上昇して許容値を超え、焼損するおそれがある。
【００８６】
特に、電動機の回転速度が非常に低い状態になったり、過負荷により電動機がロック状態になったときには、特定の相の電機子コイルに他の相の電機子コイルよりも大きな駆動電流が流れる状態が相当に長い時間継続することになるため、特定の相の電機子コイルの温度が他の相の電機子コイルの温度に比べて上昇する。
【００８７】
例えば、図１に示したブラシレス直流電動機において図２に示すような１８０°スイッチング制御を行った場合には、電源から各相のコイルに流れ込んだ電流が他の２相のコイルに分流して電源に戻るため、電動機がロック状態になると、１つの相の電機子コイルに他の２相の電機子コイルをそれぞれ流れる駆動電流の２倍の電流が流れる状態が継続するため、大きな電流が流れている１つの相の電機子コイルの温度が急激に上昇する。また電動機がロックするまでに至らない場合でも、その回転速度が非常に低くなったときには、１つの相の電機子コイルに他の２相の電機子コイルを流れる駆動電流の２倍の電流が流れる状態が長い時間継続するため、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇する状態が生じる。電機子コイルの温度が異常上昇したときには、その焼損を防止するために、電動機の出力を直ちに低下させる必要がある。
【００８８】
上記のように、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇するおそれがある場合に電動機の保護を適確に図るためには、１相の電機子コイルの温度のみを検出するのではなく、すべての相の電機子コイルの温度を検出することが必要である。
【００８９】
そこで、本発明においては、図１に示したように３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗにそれぞれ感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwを熱的に結合して、これらの感温抵抗素子を互いに並列に接続し、これらの感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加する。そして、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt と電機子コイルに対して設定された設定値との大小関係から、電機子コイルの温度の異常上昇の有無を検出し、温度の異常上昇が検出されたときに、電動機の出力を低下させる制御を行って、電機子コイルの温度の上昇を抑制する。
【００９０】
上記のように、３相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合した感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwを並列に接続して、これらの感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加すると、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt は、すべての相の電機子コイルの温度の情報を含むことになる。従って、上記電圧信号Ｖt の値を温度ｔに換算することにより、３相の電機子コイルの温度の情報を得ることができる。
【００９１】
上記電圧信号Ｖt の値を温度に換算するには、例えば、電圧信号Ｖt の値と温度ｔとの関係を与えるテーブル（表）を電圧／温度換算テーブルとして予め実験的に求めてＲＯＭに記憶させておき、一定のサンプリング周期でサンプリングした電圧信号Ｖt の値と、該電圧信号の値に対してテーブルから読み出した温度とを用いて、各電圧信号に対応する温度を補間演算するようにすればよい。
【００９２】
上記のように３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗの温度をそれぞれ検出する感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に一定の電圧を印加して、これらの感温抵抗素子の並列回路の両端から電圧信号Ｖt を得た場合、電動機が設定回転速度を超える回転速度で回転している状態で、各相の電機子コイルの温度が許容範囲を超えたときに感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧Ｖt1と、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のみが許容範囲を超えたときに感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧Ｖt2とは異なる値をとる。
【００９３】
従って電圧信号を温度に換算する際には、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときと、極低回転状態及びロック状態にないときとで、異なる電圧／温度換算テーブルを用いる必要がある。
【００９４】
そこで本発明においては、図７に示したように、電動機が設定された極低回転状態（ロック状態に近く、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇する状態が生じ易い低回転速度）またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段１３Ａを設けて、この判定手段により、電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されたときには、極低回転時及びロック時用の第１の電圧／温度換算テーブルを用いて、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端の電圧信号Ｖt1の値を温度ｔ1 に換算する。
【００９５】
また上記回転状態判別手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されたときには、定常運転時用の第２の電圧／温度換算テーブルを用いて、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端の電圧信号Ｖt2の値を温度ｔ2 に換算する。
【００９６】
上記第１の電圧／温度換算テーブルを用いて電圧信号Ｖt1を温度ｔ1 に換算する過程により、図７の第１の電圧／温度換算手段１３Ｂを構成し、第２の電圧／温度換算テーブルを用いて電圧信号Ｖt2を温度ｔ2 に換算する過程により、第２の電圧／温度換算手段１３Ｃを構成する。
【００９７】
そして、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では、上記第１の電圧／温度換算手段１３Ｂにより換算された温度ｔ1 が第１の設定温度ｔ1sを超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くする制御を行わせる第１の電動機出力制御手段１３Ｄと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では、第２の電圧／温度換算手段１３Ｃにより換算された温度ｔ2 が第２の設定温度ｔ2sを超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くする制御を行わせる第２の電動機出力制御手段１３Ｅとにより、温度上昇抑制制御手段１３Ｆを構成する。
【００９８】
前述のように、第１の設定温度ｔ1sと第２の設定温度ｔ2sとは等しくてもよく、異なっていてもよいが、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときには、電動機の定常回転時に比べて、電機子コイルの温度が短時間のうちに異常上昇して焼損し易いため、安全のためには、電動機の極低回転時またはロック時に電動機の出力を制限する制御（温度上昇抑制制御）を開始するタイミングを決める第１の設定温度ｔ1sを、電動機の定常回転時に電動機の出力を制限する制御を開始するタイミングを決める第２の設定温度ｔ2sよりも低く設定しておくのが好ましい。
【００９９】
温度上昇抑制制御を行う必要がある極低回転状態は、スロットル開度が設定開度以上になっているときに電動機の回転速度が設定値よりも低くなっているか否かを判定することにより検出することができる。また温度上昇抑制制御を必要とする電動機のロック状態は、スロットル開度が設定値以上になっているときに電動機の回転速度が零になっているか否かを見ることにより判定することができる。したがって、コントローラ１３のＣＰＵに実行させるプログラムに、スロットル開度が設定値以上であるか否かを判定する過程と、スロットル開度が設定値以上になっているときに電動機の回転速度が設定値よりも低くなっているか否かを判定する過程とを設けることにより、図７の回転状態判定手段１３Ａを構成することができる。
【０１００】
上記の構成では、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt を温度に換算して、換算した温度を設定温度と比較することにより電機子コイルで異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしたが、電圧信号Ｖt の値を温度に換算することなく、所定の設定値と比較することによっても、異常な温度上昇が生じているか否かを判定することもできる。
【０１０１】
電圧信号Ｖt の値は、一部の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているときと、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているときとで異なるため、一部の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値と、すべての電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値とは異ならせる必要がある。
【０１０２】
この場合、コントローラは、図８に示すように、電動機１が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段１３Ａと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では上記電圧信号Ｖt1の値を第１の設定値Ｖt1s と比較して該電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号Ｖt1の値と第１の設定値Ｖt1s との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御する第１の電動機出力制御手段１３Ｄ´と、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号Ｖt2の値を第１の設定値と異なる第２の設定値Ｖt2s と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号Ｖt2の値と第２の設定値Ｖt2s との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御する第２の電動機出力制御手段１３Ｅ´とにより温度上昇抑制制御手段１３Ｆを構成する。
【０１０３】
上記のように、電圧信号Ｖt1の値と第１の設定値Ｖt1s とを比較して一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合、温度の異常上昇が生じているときの電圧信号の値と第１の設定値との間の関係は、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの温度係数が正であるか負であるかにより相違する。即ち、感温抵抗素子の温度係数が正であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも大きくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。また感温抵抗素子の温度係数が負であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも小さくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。
【０１０４】
上記電圧信号Ｖt2の値を第２の設定値Ｖt2s と比較して、すべての相の電機子コイルで温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合の電圧信号Ｖt2の値と第２の設定値との間の大小関係も同様に、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかにより相違する。
【０１０５】
また感温抵抗素子の温度係数が正である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも大きい値に設定する必要があり、感温抵抗素子の温度係数が負である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも小さい値に設定する必要がある。
【０１０６】
電機子コイルの温度の異常上昇時に電動機の出力を低下させるためには、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に補正係数Ｋ（＜１００％）を乗じることにより、デューティ比を補正して、電機子コイルに流す駆動電流を減少させればよい。
【０１０７】
この場合コントローラ１３は、ＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより、図９に示すように、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段１３Ａと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに電圧信号を温度ｔ1 に換算する第１の電圧／温度換算手段１３Ｂと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度ｔ2 に換算する第２の電圧／温度換算手段１３Ｃと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段１３Ｂにより換算された温度ｔ1 が第１の設定温度ｔ1sを超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正する第１のデューティ比補正手段１３Ｇと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段１３Ｃにより換算された温度ｔ2 が第２の設定温度ｔ2sを超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を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補正する第２のデューティ比補正手段１３Ｈとを実現する。この場合は、第１のデューティ比補正手段１３Ｇと第２のデューティ比補正手段１３Ｈとにより温度上昇抑制制御手段１３Ｆが構成される。
【０１０８】
なお図９において、１３Ｊは、電動機のロータを回転させるべく位置検出器ｈｕ〜ｈｗ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１０を制御するスイッチ制御手段、１３Ｋはスロットルセンサ１５が出力する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、１３Ｌは駆動電流をデューティ比演算手段１３Ｋにより演算されたデューティ比で断続するＰＷＭ波形の電流とするようにスイッチ回路１０を制御するＰＷＭ制御手段である。
【０１０９】
上記のように駆動電流のデューティ比を補正するには、換算された温度に対して、例えば図３に示すような関係を有する補正係数Ｋ（＜１００％）を求めて、この補正係数Ｋをデューティ比演算手段１３Ｈにより演算されたデューティ比に乗じればよい。
【０１１０】
図３の横軸は、電圧信号Ｖt を換算して得た温度ｔを示し、縦軸は補正係数Ｋを示している。この例では、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるときに、曲線ａのように、換算された温度ｔが第１の設定値ｔs1（図示の例では１２０℃）以上になっているときに、補正係数Ｋを温度ｔの上昇に伴って減少させ、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないとき（定常走行時）には、曲線ｂのように、換算された温度ｔが第１の設定値よりも高い第２の設定値ｔs2（図示の例では１６０度）以上になっているときに、補正係数Ｋを温度ｔの上昇に伴って減少させるようにしている。
【０１１１】
本実施形態では、温度ｔと補正係数Ｋとの関係を与える補正係数演算用のマップとして、電動機の極低回転状態またはロック状態が検出されているときに用いるロック状態時温度補正マップ（図３の曲線ａにしたがって補正係数を演算するためのマップ）と、極低回転状態またはロック状態が検出されていないときに用いる定常走行時温度補正マップ（図３の曲線ｂにしたがって補正係数を演算するためのマップ）との２種類のマップを用意しておいて、回転状態判定手段による判定の結果に応じて、これらいずれかのマップを用いて、温度検出信号から求められた温度に対して補正係数Ｋを演算する。
【０１１２】
図４は、本発明に係わる温度上昇抑制制御において、温度検出信号により検出された温度が設定値を超えたときに補正係数Ｋを演算するために実行される補正係数演算用サブルーチンのアルゴリズムを示したもので、このサブルーチンは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で温度検出信号により検出された温度が第１の設定値ｔs1を超えたとき、及び電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態で温度検出信号により検出された温度が第２の設定値ｔs2を超えたときに実行される。
【０１１３】
図４に示したアルゴリズムに従う場合には、先ずステップ１において電動機が極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する。その結果、極低回転状態またはロック状態にあると判定されたときには、ステップ２に進んでＲＯＭに記憶されているロック状態時温度補正マップを検索し、ステップ３においてこのマップを用いて補正係数Ｋ（図３の曲線ａにより与えられる補正係数）を演算してＲＡＭに記憶させる。
【０１１４】
またステップ２において、電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されたときには、ステップ４において定常走行時温度補正マップを検索し、ステップ３においてこのマップを用いて補正係数Ｋ（図３の曲線ｂにより与えられる補正係数）を演算してＲＡＭに記憶させる。
【０１１５】
上記のようにして演算した補正係数を用いて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補正した場合、定常走行時のスロットル開度αとＰＷＭ制御のデューティ比との関係は例えば図６に示すように温度ｔにより変化する。図６の折れ線ａは、温度検出信号により検出された温度が設定値ｔs2よりも低いときにスロットル開度αに対して演算されたデューティ比を示しており、デューティ比は、スロットル開度が全閉状態に近い角度α1 から全開状態に近い角度α2 まで変化する間に、スロットル開度αに対して直線的に増加していく。
【０１１６】
また図６の折れ線ｂないしｄはそれぞれ、温度検出信号により検出された温度がｔ1 ，ｔ2 及びｔ3 （ｔs2＜ｔ1 ＜ｔ2 ＜ｔ3 ）のときに演算された補正係数を同図ａのデューティ比に乗じることにより求められた補正後のデューティ比を示している。検出された温度が高い場合程、スロットル開度の単位当りの増加分に対するデューティ比の増加割合が小さくなっていく。
【０１１７】
また本実施形態では、スイッチ回路１０に対して設けられた感温抵抗素子Ｒtsによりスイッチ回路の温度が該スイッチ回路に対して設定された設定値以上になったことが検出されたときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比に補正係数を乗じて、駆動電流のデューティ比を演算された値よりも小さい値に補正する制御を行わせるようにしている。
【０１１８】
即ち、本実施形態においては、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwにより構成される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温度（極低速時及びロック時の設定温度と定常運転時の設定温度）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温度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温度上昇抑制制御を行わせている。
【０１１９】
本発明においては、電機子コイルの温度の異常上昇が検出されたときに、電動機の駆動電流を零にするのではなく、電機子コイルの温度の異常上昇を抑制する上で支障を来さない範囲の駆動電流を流し続けるようにしている。このように構成しておくと、温度上昇抑制制御が働いた時に電動機がいきなり停止したり、逆転したりするのを防ぐことができる。
【０１２０】
特に、電動車両の場合には、フルスロットルの状態で上り坂を走行しているときに電機子コイルの温度が上昇しやすいが、このとき電動機の駆動電流をいきなり零にすると、駆動トルクが失われて車両が逆走行するおそれがあり危険である。本発明のように、温度上昇抑制制御を行う際に電動機に駆動電流を流し続けるようにしておくと、坂道で温度上昇抑制制御が働いて車両が停止した状態でも駆動車輪にトルクを与え続けることができるため、車両が逆走行するのを防ぐことができる。
【０１２１】
上記の構成では、感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号を温度に換算して、換算した温度を設定温度と比較することにより異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしたが、電圧信号の値を温度に換算することなく、所定の設定値と比較することによって異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
【０１２２】
感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端から得た電圧信号Ｖt の値を温度に換算することなく温度上昇抑制制御を行う場合には、図１０に示したように、温度上昇抑制制御手段１３Ｆを、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で、感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt1の値を第１の設定値Ｖt1s と比較して、該電圧信号と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容範囲を超えたと判定されたときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を、電圧信号Ｖt1の値と第１の設定値Ｖt1s との差が大きい場合程（温度上昇が大きい場合程）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補正する第１のデューティ比補正手段１３Ｇ´と、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では、電圧信号Ｖt2を第１の設定値ｔs1と異なる第２の設定値Ｖt2s と比較して、該電圧信号と第２の設定値との大小関係から各相の電機子コイルの温度が許容範囲を超えたと判定されたときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を電圧信号の値と第２の設定値との差が大き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補正する第２のデューティ比補正手段１３Ｈ´とを備えた構成とする。この場合、第１のデューティ比補正手段１３Ｇ´と第２のデューティ比補正手段１３Ｈ´とにより温度上昇抑制制御手段１３Ｆが構成される。
【０１２３】
前述のように、電動機が設定回転速度を超える回転速度で回転している状態ですべての相の電機子コイルの温度が同じように許容範囲を超えたときに感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧Ｖt1と、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のみが許容範囲を超えたときに感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧Ｖt2とは異なる値をとる。例えば、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwが負の温度係数を有しているときには、Ｖt1＜Ｖt2となる。そのため、上記のように、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号の値を設定値と比較して電機子コイルの温度が異常上昇しているか否かを判定する場合には、電動機がロック状態にあるときと、ないときとで温度の異常上昇の有無を判定するための設定値を異ならせる必要がある。
【０１２４】
また上記設定値は、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかによっても相違する。感温抵抗素子が正の温度係数を有している場合には、上記電圧信号の値が第１の設定値Ｖt1s よりも小さくなったときに一部の電機子コイルで許容範囲を超える温度上昇が生じていると判定することができる。
【０１２５】
また感温抵抗素子が負の温度係数を有している場合には、上記電圧信号の値が第１の設定値Ｖt1s よりも小さい第２の設定値Ｖt2s よりも小さくなったときに電機子コイルＬｕ〜Ｌｗで許容範囲を超える温度上昇が生じていると判定することができる。
【０１２６】
上記の例では、電機子コイル用温度検出器から得られる温度検出信号により検出される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、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小さい値に補正することにより駆動電流のデューティ比を小さくして、電動機の出力を低下させるようにしているが、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ことにより電動機の出力を低下させるようにしてもよい。
【０１２７】
即ち、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で、感温抵抗素子の並列回路の両端から得られる電圧信号を換算して得た温度が第１の設定温度を超えているときに、駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では、換算された温度が第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えているときに駆動電流を流す相の切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して電動機の出力を制限するように、温度上昇抑制制御手段を構成してもよい。
【０１２８】
感温抵抗素子の並列回路の両端から得た電圧信号を第１の設定値または第２の設定値と比較することにより、電機子コイルの温度の異常上昇の有無を検出する場合にも、同様に、温度の異常上昇時に制御進み角を遅角させることにより電動機の出力を低下させる方法をとることができる。
【０１２９】
上記のように、温度上昇時に制御進み角を遅角側に補正する制御を行う場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で前記電圧信号を換算して得た温度が第１の設定温度を超えているときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を換算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し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態で換算された温度が第１の設定値よりも高い第２の設定値以上になっているときに、駆動電流の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換算された温度に応じて補正する制御を併せて行うように構成するのが好ましい。
【０１３０】
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。
【０１３１】
上記の例では、位置検出器ｈｗ，ｈｕ及びｈｖを構成するホールＩＣをＵ相ないしＷ相の電機子コイルが巻回された歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗの中心に対して電気角で９０°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。
【０１３２】
上記の例では、１８０°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することができる。
【０１３３】
３相ブラシレス直流電動機において１２０°スイッチング制御を行わせる場合には、電源から各相の電機子コイルに流入した駆動電流が他の１相の電機子コイルを通して電源に戻る。この場合、電動機がロック状態になると、特定の２相の電機子コイルに駆動電流が流れ、他の１相の電機子コイルには駆動電流が流れない状態が継続するため、特定の２相の電機子コイルの温度のみが上昇する。したがって、この場合も特定の１相の電機子コイルの温度を検出したのでは、温度上昇抑制制御を適確に行わせることができない。温度上昇抑制制御を適確に行わせるためには、３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗのすべての温度を検出することが必要である。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
上記の例では、ロータの界磁が永久磁石により構成されているが、ロータの界磁を巻線により構成する場合にも本発明を適用することができる。
【０１３７】
上記の例では、３相のブラシレス電動機を例にとったが、本発明は、電機子コイルの相数ｎが２以上である場合に適用することができる。
【０１３８】
またブラシレス直流電動機に限らず、ステッピングモータやパルスモータ等、ステータ側にｎ相の電機子コイルが設けられる他の電動機においても、極低回転時またはロック時に特定の相の電機子コイルに駆動電流が流れ続ける状態が生じた場合には、その電機子コイルで異常な温度上昇が生じる。したがって、ロータに界磁が設けられ、ステータ側にｎ相の電機子コイルが設けられる他の電動機においても、温度上昇抑制制御を行う場合に、本発明のようにすべての相の電機子コイルに感温抵抗素子を熱的に結合して、相数分の感温抵抗素子を並列に接続する構成をとることが有用である。
【０１３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合し感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加することにより、該感温抵抗素子の並列回路の両端にｎ相の電機子コイルの温度情報を含む電圧信号を得るとともに、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段を設けて、該回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときには、上記電圧信号を換算して得た温度が第１の設定温度を超えたときに電動機の出力を低下させる制御を行い、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されているときには換算された温度が上記第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えたときに電動機の出力を低下させる制御を行わせるようにしたので、電動機の極低回転時及びロック時にも、また定常回転時にも、電機子コイルの異常温度上昇が生じた時に電動機の出力を低下させて、電機子コイルの保護を適確に図ることができる。
【０１４０】
また本発明によれば、コントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートを用いるだけで、すべての相の電機子コイルの温度が反映された温度情報を読み込むことができるので、アナログ入力ポートの数が多い高価なＣＰＵを用いることなく電機子コイルを過熱から確実に保護することができる。
【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】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３】本発明に係わる駆動装置において駆動電流のデューティ比を補正する際に用いる補正係数と温度との関係の一例を示した線図である。
【図４】本発明に係わる駆動装置において駆動電流のデューティ比の補正係数を演算する際に実行されるサブルーチンを示したフローチャートである。
【図５】本発明に係わる駆動装置において３相の電機子コイルに対してそれぞれ設けられた感温抵抗素子と、該感温抵抗素子から得られる信号をコントローラのＣＰＵに入力する入力回路とを示した回路図である。
【図６】本発明に係わる駆動装置において、電機子コイルの温度上昇時に駆動電流のデューティ比を小さくする制御を行った場合のデューティ比対スロットル開度特性の一例を温度をパラメータとして示した線図である。
【図７】本発明の一実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【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、１３Ａ…回転状態判定手段、１３Ｂ…第１の電圧／温度変換手段、１３Ｃ…第２の電圧／温度変換手段、１３Ｄ，１３Ｄ´…第１の電動機出力制御手段、１３Ｅ，１３Ｅ´…第２の電動機出力制御手段、１３Ｆ…温度上昇抑制制御手段、１３Ｇ，１３Ｇ´…第１のデューティ比補正手段、１３Ｈ，１３Ｈ´…第２のデューティ比補正手段、１３Ｊ…スイッチ制御手段、１３Ｋ…デューティ比演算手段、１３Ｌ…ＰＷＭ制御手段、１５…スロットルセンサ、Ｒtu〜Ｒtw…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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【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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