(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転電機を駆動する電力変換回路に接続され、上記電力変換回路のスイッチング素子の温度情報を取得するスイッチング素子温度取得部と、
上記交流回転電機の状態量を取得する交流回転電機状態量取得部と、
上記交流回転電機の状態量に応じてスイッチング素子温度に対する補償値を演算するスイッチング素子温度補償値演算部と、
上記スイッチング素子温度取得部で取得された上記スイッチング素子の温度情報と上記スイッチング素子温度補償値演算部で演算された上記補償値の和が、予め設定された上記スイッチング素子の制限温度を超えないように、上記交流回転電機の出力可能なトルクを調整する許容トルク調整部と、を備えたことを特徴とする交流回転電機の制御装置。
【請求項２】
上記状態量は、上記交流回転電機に通電している電流の検出量、上記交流回転電機に通電する電流の指令量、上記交流回転電機が出力しているトルクの推定量、および上記交流回転電機が出力するトルクの指令量、の何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項３】
上記状態量は、上記交流回転電機に通電している電流の検出量、上記交流回転電機に通電する電流の指令量、上記交流回転電機が出力しているトルクの推定量、および上記交流回転電機が出力するトルクの指令量、の２つ以上を用いて決められることを特徴とする請求項１に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項４】
上記スイッチング素子の温度情報は、上記スイッチング素子の温度の検出量であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項５】
上記スイッチング素子の温度情報は、上記スイッチング素子の温度の推定量であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項６】
上記許容トルク調整部は、上記交流回転電機の制御量を調整する制御量調整部と、上記交流回転電機が出力可能なトルクを演算する許容トルク演算部を備え、許容トルクを調整することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項７】
上記制御量調整部は、上記交流回転電機に通電する電流の最大値を調整することを特徴とする請求項６に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項８】
上記スイッチング素子温度補償値演算部は、上記交流回転電機の状態量が規定値以下の場合は零を出力し、上記交流回転電機の状態量が規定値よりも大きい場合は、上限補償値を上限に上記交流回転電機の状態量に応じて正の値を出力することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項９】
上記規定値は、上記スイッチング素子温度補償値演算部による補償値が上記スイッチング素子の温度情報に加算されない場合であっても、上記スイッチング素子の温度情報が上記スイッチング素子の限界温度を超えない最大値が設定されることを特徴とする請求項８に記載の交流回転電機の制御装置。
【請求項１０】
上記上限補償値は、上記スイッチング素子の温度情報が上記スイッチング素子の限界温度以下となる温度低下分の最小値に設定されることを特徴とする請求項８または９に記載の交流回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、交流回転電機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気自動車、あるいはハイブリッド自動車など電動化された車両には車両を駆動するために、あるいは車両の減速エネルギーを回収するために交流回転電機が搭載されている。そして、その交流回転電機にはスイッチング素子を有する電力変換回路が接続されており、直流電源（バッテリ）の直流電力を交流電力に変換したり、交流回転電機により発生した交流電力を直流電力に変換したりする。ここで言うスイッチング素子とは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、あるいはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などである。
【０００３】
通常、スイッチング素子には絶対超えてはならない温度である限界温度が設けられており、その温度を超過すると破損してしまう可能性がある。従って、スイッチング素子が持つ限界温度を超過しないように過熱保護の制御が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された従来の電力変換装置によれば、電力用半導体の温度が設定温度以上となったときに、電力用半導体の温度が設定温度と一致するように交流回転電機のトルク指令値を補正する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６１０７９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、インバータで駆動される交流回転電機として、永久磁石同期電動機が広く使用されている。永久磁石同期電動機のトルクは、回転子が持つ磁力と固定子コイルに通電する電流で決定されるが、回転子の磁力は磁石の種類あるいは構造で決定されるため、交流回転電機のトルクは、固定子コイルに通電する電流で制御することになる。すなわち、固定子コイルに通電する電流が大きいほど、永久磁石同期電動機は大きいトルクを得ることができる。加えて、交流回転電機の回転数を一定とした場合には、永久磁石同期電動機は大きい出力を得ることができる。
【０００７】
しかし、永久磁石同期電動機を一例とする交流回転電機に通電できる電流は、電力変換回路に使用するスイッチング素子の仕様、あるいはスイッチング素子を冷やすための冷却性能によって決まるのが一般的である。それは前述の通り、スイッチング素子には限界温度が存在し、その温度を超過すると破損してしまう可能性があるからである。
【０００８】
通電によるスイッチング素子の温度上昇は、通電によるスイッチング素子の損失と、スイッチング素子から冷却媒体までの熱抵抗の積で求められる。スイッチング素子の損失は通電する電流と正の相関を持ち、スイッチング素子から冷却体までの熱抵抗は一次遅れの応答を持っている。従って、同様の電流を通電したとしても、通電時間が異なればスイッチング素子の温度上昇は異なる。すなわち、スイッチング素子の温度上昇が同じであっても短時間であるほど大電流を通電でき、より大きい出力を得ることができる。
【０００９】
電気自動車、あるいはハイブリッド自動車のような電動化された車両において使用される交流回転電機の使い方には、短時間に大電流を出力させる場面がある。それは、エンジンを始動させる場面、あるいは減速時に回生エネルギーを回収する場面である。このような状況では、交流回転電機に大電流を通電する必要があり、トルクを指令した直後にスイッチング素子の温度が限界温度を超過してしまう可能性がある。
【００１０】
上記特許文献１では、スイッチング素子温度が設定温度以上となった場合に、スイッチング素子温度を設定温度と一致させる制御が提案されているが、瞬時に大トルクが印加された場合に、スイッチング素子の温度がオーバーシュートしてしまい、限界温度を超過してしまう可能性がある。また、スイッチング素子の温度がオーバーシュートし、限界温度を超過してしまうことを予め想定し、スイッチング素子の設定温度を低く設定した場合においては、交流回転電機に通電する電流を低下するように作用し、必要以上の出力低下を招く原因となる。
【００１１】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、大電流通電によるスイッチング素子の温度上昇を抑制し、限界温度以下に過熱保護できる交流回転電機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願に開示される交流回転電機の制御装置は、交流回転電機を駆動する電力変換回路に接続されたスイッチング素子の温度情報を取得するスイッチング素子温度取得部と、上記交流回転電機の状態量を取得する交流回転電機状態量取得部と、上記交流回転電機の状態量に応じてスイッチング素子温度に対する補償値を演算するスイッチング素子温度補償値演算部と、上記スイッチング素子温度取得部で取得された上記スイッチング素子の温度情報と上記スイッチング素子温度補償値演算部で演算された上記補償値の和が、予め設定された上記スイッチング素子の制限温度を超えないように、上記交流回転電機の出力可能なトルクを調整する許容トルク調整部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願に開示される交流回転電機の制御装置によれば、大電流通電によるスイッチング素子の温度上昇を抑制し、限界温度以下に過熱保護できる交流回転電機の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置の構成図である。
【図２】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】実施形態１に係る交流回転電機の制御装置における過熱保護およびトルク指令部の異なる構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置のスイッチング素子温度補償値演算部における補償値の第１推移例を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置のスイッチング素子温度補償値演算部における補償値の第２推移例を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置のスイッチング素子温度補償値演算部における規定値の決め方について説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置におけるスイッチング素子の温度を検出するときの第１実施例図である。
【図８】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置におけるスイッチング素子の温度を検出するときの第２実施例図である。
【図９】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置の温度検知素子によるスイッチング素子温度と実際のスイッチング素子温度の関係を説明する推移例図である。
【図１０】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置における最大電流調整部の一例を示す構成図である。
【図１１】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置の許容トルク演算部における許容トルクの上限値の算出方法を説明する図である。
【図１２】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置の許容トルク演算部における許容トルクの下限値の算出方法を説明する図である。
【図１３】実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置によりスイッチング素子の温度制御を行ったときの挙動を示す図である。
【図１４】従来の交流回転電機の制御装置によりスイッチング素子の温度制御を行ったときの挙動を示す図である。
【図１５】実施形態１に係る交流回転電機の制御装置における過熱保護およびトルク指令部の更に異なる構成を示す図である。
【図１６】実施の形態２に係る交流回転電機の制御装置のスイッチング素子温度補償値演算部における補償値の推移例を示す図である。
【図１７】実施形態１に係る交流回転電機の制御装置における過熱保護およびトルク指令部の更に異なる構成を示す図である。
【図１８】実施の形態３に係る交流回転電機の制御装置のスイッチング素子温度補償値演算部における補償値の推移例を示す図である。
【図１９】実施形態１に係る交流回転電機の制御装置における過熱保護およびトルク指令部の更に異なる構成を示す図である。
【図２０】実施の形態４に係る交流回転電機の制御装置のスイッチング素子温度補償値演算部における補償値の推移例を示す図である。
【図２１】実施形態１に係る交流回転電機の制御装置における過熱保護およびトルク指令部の異なる構成を示す図である。
【図２２】実施の形態５に係る交流回転電機の制御装置の許容トルク制御量演算部の一例を示す構成図である。
【図２３】実施の形態５に係る交流回転電機の制御装置の許容トルク演算部の一例を示す構成図である。
【図２４】実施の形態５に係る交流回転電機の制御装置の許容トルク演算部における許容トルクの上限値の算出方法を説明する図である。
【図２５】実施の形態５に係る交流回転電機の制御装置の許容トルク演算部における許容トルクの下限値の算出方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本願に係る交流回転電機の制御装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置の構成図である。当該交流回転電機の制御装置は、図１に示すように、直流電源１０、電圧検出部１１、インバータ１２、磁極位置検出部１３、電気角速度演算部１４、電流センサ１５ａ〜１５ｃ、インバータ制御部１６、過熱保護およびトルク指令部１７を備えて構成されており、交流回転電機１８を制御する。
【００１７】
実施の形態１に係る交流回転電機の制御装置は上記のように構成されており、以下、その各部の構成について説明する。
【００１８】
直流電源１０は充放電可能な電源で、インバータ１２を介して交流回転電機１８と電力の授受を行う。直流電源１０は、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとを有している。直流電源１０とインバータ１２とは、高電圧側ノードＰとの間に昇圧コンバータを設け、直流電源１０から供給される直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換により昇圧してもよい。また、直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとの間に接続してもよい。
【００１９】
電圧検出部１１は、直流電源１０の直流電圧Ｖｄｃを検出する。具体的には、電圧検出部１１は、高電圧側ノードＰと低電圧側ノードＮとの間の端子間電圧を計測し、直流電圧Ｖｄｃとして出力する。
【００２０】
インバータ１２は、図１に示すように、上アーム側にスイッチング素子１９ａ〜１９ｃを備え、下アーム側にスイッチング素子２０ａ〜２０ｃを備えて構成されている。インバータ１２は、上アーム側のスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、および下アーム側のスイッチング素子２０ａ〜２０ｃのスイッチング動作を用いて直流電源１０からの直流電圧をＤＣ／ＡＣ変換により交流電圧にする。そして、得られた交流電圧は交流回転電機１８に印加される。
【００２１】
インバータ１２において、上アーム側のスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、および下アーム側のスイッチング素子２０ａ〜２０ｃには、それぞれ逆並列に整流素子Ｄ１〜Ｄ３、およびＤ４〜Ｄ６が接続されている。スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃがＭＯＳＦＥＴの場合においては、整流素子はＭＯＳＦＥＴ自体に内在している。一方、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃとしてＩＧＢＴを使用してもよく、その場合のスイッチング素子と整流素子の接続方法としては、例えばスイッチング素子のコレクタ電極に整流素子のカソード電極が接続され、スイッチング素子のエミッタ電極に整流素子のアノード電極が接続される。
【００２２】
交流回転電機１８は、インバータ１２から出力される交流電圧が印加されることにより、車両の駆動力および制動力を制御する。交流回転電機１８は、例えば永久磁石同期電動機で構成される。本実施の形態では、交流回転電機１８として３相の電機子巻線を備えた交流回転電機を例に挙げて説明する。しかしながら、交流回転電機１８の相数は、３相に限定されず、任意の相数としてよい。すなわち、本実施の形態に係る制御装置は、多相電機子巻線を備えた交流回転電機に適用可能である。
【００２３】
磁極位置検出部１３は、交流回転電機１８の磁極位置を検出する。磁極位置検出部１３は、ホール素子あるいはレゾルバ、またはエンコーダを備えて構成される。磁極位置検出部１３は、交流回転電機１８の回転子の基準回転位置に対する磁極の回転角度を検出し、検出した回転角度の検出値を示す信号を磁極位置θとして出力する。なお、ここで、磁極位置θはｑ軸の回転角度を示す。また、回転子の基準回転位置は、任意の位置に予め適宜設定されている。
【００２４】
電気角速度演算部１４は、磁極位置検出部１３から出力される磁極位置θを用いて、電気角速度ωを演算する。また、電気角速度演算部１４は、交流回転電機１８の電気角速度ωをホール素子あるいはエンコーダなどで直接的に検出する構成であってもよい。
【００２５】
電流センサ１５ａ〜１５ｃは、交流回転電機１８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を流れる電流量ｉＵ、ｉＶ、ｉＷをそれぞれ検出し、三相−二相電流変換部２１へ出力する。図１では、３つの電流センサ１５ａ〜１５ｃを設けて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの電流量を検出しているが、これに限らず電流センサの個数は２つにしてもよい。その場合には、電流量の検出は２相のみとし、もう１相の電流量は検出した２相の電流量から演算により求める。
【００２６】
インバータ制御部１６は、インバータ１２に含まれる上アーム側のスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、および下アーム側のスイッチング素子２０ａ〜２０ｃのスイッチング動作を制御して、インバータ１２と交流回転電機１８との接続ノードＵａｃ、Ｖａｃ、Ｗａｃの電位を調整することで、交流回転電機１８に流れる電流量を制御する。以下、インバータ制御部１６の構成について説明する。
【００２７】
インバータ制御部１６は、図１に示すように、電流指令演算部２２、ｄ軸電流制御器２３、ｑ軸電流制御器２４、二相−三相電圧変換部２５、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路２６、ゲートドライバ２７、および三相−二相電流変換部２１を備えて構成されている。インバータ制御部１６は、ｄｑベクトル制御によってインバータ１２を制御することにより交流回転電機１８の回転制御を行う。以下、インバータ制御部１６を構成する各部について説明する。
【００２８】
電流指令演算部２２には、交流回転電機１８に発生させるトルクを指令する調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊが、過熱保護およびトルク指令部１７のトルク指令調整部２８から入力される。電流指令演算部２２は、トルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｃｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｃｉｑを演算して、ｄ軸電流制御器２３およびｑ軸電流制御器２４に出力する。
【００２９】
三相−二相電流変換部２１は、磁極位置検出部１３からの磁極位置θに基づいて、電流センサ１５ａ〜１５ｃからの３相の電流量ｉＵ、ｉＶ、ｉＷを２相の電流量、すなわち、ｄ軸電流値ｉｄ及びｑ軸電流値ｉｑに変換する。変換後のｄ軸電流値ｉｄは、ｄ軸電流指令値Ｃｉｄと減算され、減算結果はｄ軸電流制御器２３へ入力される。また、変換後のｑ軸電流値ｉｑは、ｑ軸電流指令値Ｃｉｑと減算され、減算結果はｑ軸電流制御器２４へ入力される。
【００３０】
ｄ軸電流制御器２３は、電流指令演算部２２からのｄ軸電流指令値Ｃｉｄと三相−二相電流変換部２１からのｄ軸電流値ｉｄとの偏差が「０」となるように直流のｄ軸電圧指令値Ｃｖｄを演算し、二相−三相電圧変換部２５に出力する。
【００３１】
ｑ軸電流制御器２４は、電流指令演算部２２からのｑ軸電流指令値Ｃｉｑと三相−二相電流変換部２１からのｑ軸電流値ｉｑとの偏差が「０」となるように直流のｑ軸電圧指令値Ｃｖｑを演算し、二相−三相電圧変換部２５に出力する。
【００３２】
二相−三相電圧変換部２５は、磁極位置検出部１３からの磁極位置θに基づいて、２相直流のｄ軸電圧指令値Ｃｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｃｖｑを３相交流電圧指令値Ｃｖｕ、Ｃｖｖ、Ｃｖｗに変換し、ＰＷＭ回路２６に出力する。
【００３３】
ＰＷＭ回路２６は、インバータ１２に含まれるスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを制御する制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成し、ゲートドライバ２７に出力する。
【００３４】
ゲートドライバ２７は、ＰＷＭ回路２６からの各制御信号に基づいて、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃのスイッチング動作を制御し、インバータ１２でのＤＣ／ＡＣ変換を行う。
【００３５】
過熱保護およびトルク指令部１７は、交流回転電機状態量取得部２９、スイッチング素子温度補償値演算部３０、スイッチング素子温度取得部３１、許容トルク調整部３２、およびトルク指令調整部２８を備えて構成され、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護とトルク指令の調整を行う。許容トルク調整部３２は、制御量調整部３３と許容トルク演算部３４で構成されている。以下、過熱保護およびトルク指令部１７を構成する各部について説明する。
【００３６】
交流回転電機状態量取得部２９は、制御対象である交流回転電機１８の状態量を取得する。具体的な状態量は、交流回転電機１８に通電している電流の検出量、交流回転電機１８に通電する電流の指令量、交流回転電機１８が出力しているトルクの推定量、交流回転電機１８が出力するトルクの指令量のいずれか１つ、もしくは２つ以上を用いて得る。取得された交流回転電機１８の状態量は、スイッチング素子温度補償値演算部３０に出力される。
【００３７】
スイッチング素子温度補償値演算部３０は、交流回転電機状態量取得部２９からの状態量に応じ、零または正の値の補償値を演算する。演算された補償値はスイッチング素子温度補償値として出力する。スイッチング素子温度補償値演算部３０の具体的な動作については後述する。
【００３８】
スイッチング素子温度取得部３１は、インバータ１２のスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度を取得する。スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度の取得方法としては、例えば、温度に比例して出力電圧が変化する温度検知素子をスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃと同一基板上に設置し、温度検知素子の出力電圧を測定および温度換算することにより、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度を取得する。あるいは、各動作パターンで発生するスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの損失と、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃと冷却体間の熱抵抗とを乗算することにより、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度上昇値を得て、その温度上昇値と冷却体温度の和を以てスイッチング素子温度の推定値を取得してもよい。スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度を推定するアルゴリズムについては公知であるため、ここでは詳細の説明を省略する。また、他の推定アルゴリズムを用いて、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度を推定するようにしてもよい。
【００３９】
制御量調整部３３は、交流回転電機１８の制御量を調整し、調整後の制御量Ｃａｄｊを出力する。制御量調整部３３は、スイッチング素子温度とスイッチング素子温度補償値の和が、予め設定されたスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度を超えないように交流回転電機１８の制御量を制限する。これにより、インバータ１２のスイッチング素子温度が、予め設定された制限温度に対してオーバーシュートすることが抑えられ、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱による破損を防止することができる。ここで言う交流回転電機１８の制御量とは、交流回転電機１８に通電する電流の最大値、もしくは許容トルクを制限するための制御量を指す。制御量調整部３３の具体的な構成および動作については後述する。
【００４０】
許容トルク演算部３４は、制御量調整部３３から出力される調整後の制御量Ｃａｄｊに基づいて、許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗを算出する。許容トルク演算部３４における許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗの算出方法については後述する。
【００４１】
トルク指令調整部２８は、許容トルク演算部３４から出力される許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗの範囲内になるように、交流回転電機１８のトルク指令値Ｃｔｒｑを調整する。トルク指令調整部２８は、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊを電流指令演算部２２に出力する。
【００４２】
次に、図１に示した過熱保護およびトルク指令部１７における動作の流れについて、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
まず、ステップＳ１００において、図１に示す制御装置の制御を開始する。
【００４４】
次に、ステップＳ１０１で、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度を取得する。その後、ステップＳ１０２に移行する。
【００４５】
ステップＳ１０２で、スイッチング素子温度取得部３１により、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度を取得する。その後、ステップＳ１０３に移行する。
【００４６】
ステップＳ１０３では、交流回転電機状態量取得部２９より、交流回転電機１８の状態量を取得する。その後、ステップＳ１０４に移行する。
【００４７】
ステップＳ１０４では、交流回転電機状態量取得部２９より出力された状態量に基づき、スイッチング素子温度に対する補償値が演算される。その後、ステップＳ１０５に移行する。
【００４８】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２で取得したスイッチング素子温度と、ステップＳ１０４で演算した補償値との和を加算器により算出し、スイッチング素子補償後温度を得る。その後、ステップＳ１０６に移行する。
【００４９】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で演算したスイッチング素子補償後温度と、ステップＳ１０１で取得したスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度との温度偏差ΔＴを減算器により算出する。その後、ステップＳ１０７に移行する。
【００５０】
ステップＳ１０７では、制御量調整部３３により、ステップＳ１０６で算出した温度偏差ΔＴに基づいて、ステップＳ１０５で算出したスイッチング素子補償後温度が、ステップＳ１０１で取得したスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度を超えないように制御量を調整し、制御量Ｃａｄｊを得る。その後、ステップＳ１０８に移行する。
【００５１】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７による制御量Ｃａｄｊを基に、許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒを算出する。その後、ステップＳ１０９に移行する。
【００５２】
ステップＳ１０９では、交流回転電機１８に指令するトルク指令値Ｃｔｒｑを取得する。その後、ステップＳ１１０に移行する。
【００５３】
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で算出した許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒとステップＳ１０９で取得したトルク指令値Ｃｔｒｑとを比較する。トルク指令値Ｃｔｒｑ＞許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒが真であればＹＥＳの方に進み、ステップＳ１１２を実行し、トルク指令値Ｃｔｒｑ＞許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒが偽であればＮＯの方に進み、ステップＳ１１１を実行する。
【００５４】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１０８で算出した許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとステップＳ１０９で取得したトルク指令値Ｃｔｒｑとを比較する。トルク指令値Ｃｔｒｑ＜許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒが真であればＹＥＳの方に進み、ステップＳ１１３を実行し、トルク指令値Ｃｔｒｑ＜許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒが偽であればＮＯの方に進み、ステップＳ１１４を実行する。
【００５５】
ステップＳ１１２では、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊは、ステップＳ１０８で算出された許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒとして設定される。その後、ステップＳ１１５に移行する。
【００５６】
ステップＳ１１３では、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊは、ステップＳ１０８で算出された許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとして設定される。その後、ステップＳ１１５に移行する。
【００５７】
ステップＳ１１４では、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊは、ステップＳ１０９で取得したトルク指令値Ｃｔｒｑとして設定される。その後、ステップＳ１１５に移行する。
【００５８】
ステップＳ１１５では一連の動作を終了する。
【００５９】
このような順序をもって、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護機能を備えた交流回転電機１８のトルク制御が実施される。
【００６０】
次に、図１に示した過熱保護およびトルク指令部１７について、交流回転電機１８の状態量を相電流検出値、制御量を最大電流値として図３に基づいて詳細に説明する。
【００６１】
図３は、図１に示した過熱保護およびトルク指令部１７において、交流回転電機状態量取得部２９を相電流検出値演算部２９ａへ置き換え、制御量調整部３３を最大電流調整部３３ａへと置き換えて、過熱保護およびトルク指令部１７ａとしている。しかしながら、図３に示すような置き換えは一例であり、上述の通り、交流回転電機１８の状態量は、相電流指令値あるいはトルク推定値、もしくはトルク指令値でもよく、また、制御量は、許容トルクを制限するための制御量としてもよい。ここでは、一例として図３の場合について説明する。なお、図３において、符号３０ａはスイッチング素子温度補償値演算部、符号３２ａは許容トルク調整部、符号３４ａは許容トルク演算部を示している。また、上述した図１の動作と同一の動作の部分については説明を省略する。
【００６２】
相電流検出値演算部２９ａは、三相−二相電流変換部２１により変換されたｄ軸電流値ｉｄおよびｑ軸電流値ｉｑを用いて、交流回転電機１８に通電している相電流の実効値ｉｕｖｗ_ｒｍｓを演算する。演算した相電流の実効値ｉｕｖｗ_ｒｍｓは、相電流検出値としてスイッチング素子温度補償値演算部３０ａに出力される。
【００６３】
スイッチング素子温度補償値演算部３０ａは、相電流検出値演算部２９ａからの相電流検出値ｉｕｖｗ_ｒｍｓに応じ、零または正の値の補償値を演算する。演算された補償値は、スイッチング素子温度補償値として出力する。
【００６４】
ここで、相電流検出値ｉｕｖｗ_ｒｍｓに応じ、スイッチング素子温度補償値を演算する方法について説明する。
【００６５】
図４に、相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓに対するスイッチング素子温度補償値の第１推移例を示す。
図４の横軸は相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓを示し、縦軸はスイッチング素子温度補償値を示している。図４において、相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓが規定値、すなわち、規定の相電流検出値Ｉａ以下の場合、スイッチング素子温度補償値は「０」が演算される。一方、相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓが規定の相電流検出値Ｉａより大きい場合は、スイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕを上限に、相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓに比例した正の値の補償値が演算される。
なお、スイッチング素子温度補償値は、図５の第２推移例のように、相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓに対する補償値が曲線状に演算されてもよい。ここで示した図４、図５における相電流検出値Ｉｂは、制御上、交流回転電機１８に流し得る最大の相電流実効値に設定される。
【００６６】
次に、図４および図５における規定の相電流検出値Ｉａとスイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕについて、図６に基づいて説明する。
【００６７】
図６は、相電流検出値に対するスイッチング素子温度の関係を示すグラフである。一般に、交流回転電機１８に通電する電流を大きくするとスイッチング素子温度は高くなる。
図６におけるＴｃｈは、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃが仕様上、絶対超えてはならない限界温度である。規定の相電流検出値Ｉａは、スイッチング素子温度補償値演算部３０ａによる補償なしのとき、スイッチング素子温度が限界温度Ｔｃｈとなる電流値である。換言すると、規定の相電流検出値Ｉａは、スイッチング素子温度補償値演算部３０ａの補償なしでもスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの限界温度Ｔｃｈを超えない最大の相電流検出値である。
【００６８】
図６におけるＴｍａｘは、交流回転電機１８に通電し得る最大の相電流実効値Ｉｂを通電した際にスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃが達する温度を表している。この温度Ｔｍａｘは、通常、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの限界温度Ｔｃｈより高く、Ｔｍａｘ＝Ｔｃｈ＋αと表される。このように表現されたときのαが、スイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕとして設定される。すなわち、交流回転電機１８に通電し得る最大の相電流実効値Ｉｂを通電したときのスイッチング素子温度が、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの限界温度Ｔｃｈ以下となるのに必要な温度低下分の最小値αに設定される。
【００６９】
なお、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護に関し、以下の事に留意しておく必要がある。
温度検知素子より得られたスイッチング素子温度と、実際のスイッチング素子温度には少なからず乖離があるため、実際のスイッチング素子温度は、温度検知素子で得た温度情報よりも高い可能性があるということである。その場合、守るべきは温度検知素子によるスイッチング素子温度ではなく、温度が高い実際のスイッチング素子温度であるため、実際のスイッチング素子温度が限界温度以下となるよう過熱保護しなければならない。
【００７０】
次に、温度検知素子より得たスイッチング素子温度と、実際のスイッチング素子温度に乖離がある例について図７と図８を用いて説明する。
【００７１】
スイッチング素子温度を検出するためにスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃと同一基板上に温度検知素子が搭載される場合、図７および図８のように温度検知素子５０が設置されることが考えられる。
図７は、温度検知素子５０がスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを配置する基板５１上の隅に位置している場合である。一方、図８は、温度検知素子５０がスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを配置する基板５１上の中央に位置している場合である。図７と図８において、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを搭載可能な有効領域５２を比較すると、図７のように、温度検知素子５０がスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを設置する基板５１に対して隅にある方が、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを搭載可能な有効領域５２を広く設けることができる。
【００７２】
その理由は、図７の配置の方が図８よりも配線のための面積を多く必要としないからである。スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを搭載できる領域が広い場合、つまり、図７の配置の場合、図８の場合よりも大電流を通電することが可能となる。しかしながら、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを配置する基板５１上の中で、最も温度が上がりやすい箇所はスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃを配置する基板５１の中央付近５３である。そのため、図７のような温度検知素子５０の配置が採用された場合、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの最も高い温度と、温度検知素子５０により検出した温度とでは差異が生じてしまうことになる。
【００７３】
図９は、図７に示す温度検知素子５０の配置における実際のスイッチング素子温度Ａと、温度検知素子５０によるスイッチング素子温度Ｂの時間推移例を示す図で、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃに一定の損失が発生した場合における温度をそれぞれ示している。
上述の通り、実際のスイッチング素子温度Ａは、温度検知素子５０によるスイッチング素子温度Ｂより高い温度で推移する。その理由は、中央付近５３と温度検知素子５０の間に熱抵抗と熱容量が存在するからである。そのため、温度検知素子５０によるスイッチング素子温度の温度は、実際のスイッチング素子温度の温度上昇に対して遅れ、時間変化する温度差異を持つ。
【００７４】
次に、図３に戻り、最大電流調整部３３ａについて説明する。
最大電流調整部３３ａは、スイッチング素子補償後温度と、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度の温度偏差ΔＴに基づき、最大電流Ｉｍａｘを調整し、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊを出力する。すなわち、図１における調整後の制御量Ｃａｄｊを、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊに置き換えた場合に相当する。調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊは、次式で示される相電流絶対値に対して、現時点で許容される最大の電流値を示す。
相電流絶対値＝√｛（ｄ軸電流値ｉｄ）２＋（ｑ軸電流値ｉｑ）２｝
【００７５】
最大電流調整部３３ａは、スイッチング素子補償後温度が、予め設定されたスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度を超えないように、最大電流Ｉｍａｘの値を調整する。これにより、インバータ１２のスイッチング素子温度が、予め設定された制限温度に対してオーバーシュートすることが抑えられ、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱による破損を防止することができる。
【００７６】
図１０に最大電流調整部３３ａの構成例を示す。図１０の構成例においては、最大電流調整部３３ａが比例調整器５４、積分調整器５５、加算器５６、および上下限制限部５７を備えて構成されている。最大電流調整部３３ａには、予め設定された制限温度と、スイッチング素子補償後温度との温度偏差ΔＴが入力される。当該温度偏差ΔＴは、制限温度からスイッチング素子補償後温度を減算した値である。従って、スイッチング素子補償後温度が制限温度を超えている場合、温度偏差ΔＴの値は負の値となる。従って、この場合、スイッチング素子補償後温度が高くなればなるほど温度偏差ΔＴの値は小さくなる。
【００７７】
図１０の構成例では、比例調整器５４の比例ゲインＫｐａは正の値であるとする。比例調整器５４は、入力された偏差に比例ゲインＫｐａを乗算した値を出力する。
【００７８】
図１０の構成例では、積分調整器５５の初期値を「最大電流Ｉｍａｘの上限値」として比例調整器５４の出力を積分する。「最大電流Ｉｍａｘの上限値」とは、上記式によって示された「相電流絶対値」が設計上の最大のｄ軸電流と最大のｑ軸電流を用いて計算された場合の値である。すなわち、いかなる条件でも、意図的に「最大電流Iｍａｘの上限値」よりも大きい「相電流絶対値」の電流を流すことはない。一方、最大電流Ｉｍａｘは、変化する量であり、「０」と「最大電流Iｍａｘの上限値」との間で調整される。
【００７９】
図１０の構成例では、スイッチング素子補償後温度が制限温度よりも高くなると、比例調整器５４の出力は負の値となり、これに伴い、積分調整器５５の出力は減少する。具体的には、スイッチング素子補償後温度が制限温度よりも高い場合には、温度偏差ΔＴは負の値となる。比例調整器５４は、偏差に比例ゲインＫｐａを乗算した値を出力する。そのため、温度偏差ΔＴが負の値の場合には、比例調整器５４の出力は負の値となる。また、積分調整器５５は負の値を積分するため、積分調整器５５の出力は、初期値から徐々に減少する。一方、スイッチング素子補償後温度が制限温度以下の場合には、比例調整器５４の出力は正の値となり、これに伴い積分調整器５５の出力は増加する。図１０の構成例では、比例調整器５４の出力と積分調整器５５の出力とを加算器５６により加算する。当該加算器５６の出力が、比例・積分調整の出力値となる。このようにして比例調整器５４および積分調整器５５により、上記温度偏差ΔＴに対する比例・積分調整を行う。
【００８０】
図１０の構成例では、次に、上下限制限部５７において、比例・積分調整の出力値に対する上限制限および下限制限を行う。上下限制限部５７では、上限値を、「最大電流Ｉｍａｘの上限値」とし、下限値を「０」とする。上下限制限部５７は、当該上限値および下限値を用いて、比例・積分調整の出力値に対する上限制限および下限制限を行うことで、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊを算出する。
【００８１】
具体的には、比例調整器５４の出力と積分調整器５５の出力とを加算器５６で算出した加算結果が、上下限制限部５７に入力される。上下限制限部５７は、当該加算結果が、上限値以下で、且つ、下限値以上の場合には、加算結果をそのまま、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして出力する。一方、加算結果が上限値より大きい場合には、上限値を調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして出力する。また、加算結果が下限値より小さい場合には、下限値を調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとして出力する。
【００８２】
図１０の構成例では、上限値が「最大電流Ｉｍａｘの上限値」に設定されているため、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊが「最大電流Ｉｍａｘの上限値」を超えることはない。また、下限値が「０」に設定されているため、調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊが、負の値となることを防止することができる。
なお、最大電流調整部３３ａの構成例について図１０の構成例を示したが、他の手法により交流回転電機１８に通電する最大電流Ｉｍａｘが調整されてもよい。
【００８３】
次に、図３における許容トルク演算部３４ａについて説明する。
許容トルク演算部３４ａは、まず、電圧検出部１１から検出された直流電圧Ｖｄｃと、予め設定された最大変調率ＭＦｍａｘとを用いて、演算式
Ｖｍａｘ＝ｓｑｒｔ（３／２）×Ｖｄｃ×（１／２）×ＭＦｍａｘ
に基づいて、最大電圧Ｖｍａｘを演算する。
【００８４】
次に、許容トルク演算部３４ａは、最大電圧Ｖｍａｘと、電気角速度演算部１４からの電気角速度ωとを用いて、演算式
ＦＬｍａｘ＝Ｖｍａｘ÷ω
に基づいて、最大鎖交磁束ＦＬｍａｘを演算する。
【００８５】
さらに、許容トルク演算部３４ａは、最大鎖交磁束ＦＬｍａｘと、最大電流調整部３３ａからの調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊとに基づいて、許容トルクＣｔｒｑ＿ａｌｗの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとを求める。
【００８６】
許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとを求める一例として、図１１および図１２にテーブルの一例を示す。
図１１が許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒを求めるためのテーブルであり、図１２が許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒを求めるためのテーブルである。図１１および図１２において、横軸は最大鎖交磁束ＦＬｍａｘ、縦軸は調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊを示す。許容トルク演算部３４ａは、例えば、図１１および図１２のテーブルを用いて、許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとをそれぞれ求める。
なお、図１１および図１２に示す曲線は、同じ許容トルクの点を線で結んだ等高線を示している。許容トルクの算出方法を具体的に説明すると、次のとおりである。
図１１に示す許容トルクの上限値のテーブルにおいて、例えば、破線で示すように「最大鎖交磁束ＦＬｍａｘ」と「調整後の最大電流Ｉｍａｘ＿ａｄｊ」が入力された場合、交差点の黒丸を囲う格子四隅の４点の座標Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いて、線形補間により許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒを算出する。この算出方法は、図１２に示す許容トルクの下限値のテーブルにおいても同様である。
【００８７】
許容トルク演算部３４ａで求められた、許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒは、トルク指令調整部２８に入力され、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊが設定される。
【００８８】
トルク指令調整部２８は、次の（１）から（３）に示すように、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊの値を設定する。
（１）トルク指令値＞許容トルクの上限値の場合：
Ｃｔｒｑ＿ａｄｊ＝Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒ
（２）許容トルクの上限値≧トルク指令値≧許容トルクの下限値の場合：
Ｃｔｒｑ＿ａｄｊ＝Ｃｔｒｑ
（３）トルク指令値＜許容トルクの下限値の場合：
Ｃｔｒｑ＿ａｄｊ＝Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒ
【００８９】
このようにして、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊが設定され、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊは、電流指令演算部２２に受け渡されることになる。
【００９０】
上述の通り、実施の形態１においては、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度情報をそのまま用いるのではなく、交流回転電機１８の相電流検出値に応じてスイッチング素子温度に対する補償値を算出し、その補償値をスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度情報に加算した補償後温度を用いることにより、最大電流を調整するようにした。一方、上記特許文献１においては、スイッチング素子の温度情報をそのまま使用して、交流回転電機のトルク指令値を調整している。その場合、短時間に大電流が通電される場合においては、スイッチング素子の温度が限界温度を超過する恐れがあり、それによってスイッチング素子が破壊される可能性がある。対して、実施の形態１では、短時間に大電流を通電する場合においても、スイッチング素子温度が限界温度を超過することはなく、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの破壊を防ぐことができる。
【００９１】
また、図１０に示す比例調整器５４の比例ゲインＫｐａを適切に設定することで、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの補償後温度が予め設定した制限温度に対してオーバーシュートしないように、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度制御を行うことができる。
【００９２】
次に、実施の形態１を適用し、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護を行った場合と、従来の制御手法でスイッチング素子の過熱保護を行った場合のそれぞれの挙動について説明する。なお、ここで言う従来の制御方法とは、実施の形態１において、交流回転電機１８の状態量に応じた補償値がスイッチング素子温度に加算されず、スイッチング素子の過熱保護動作が実施される場合を指す。
【００９３】
図１３（ａ）〜（ｄ）に実施の形態１を適用してスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護を行った場合のグラフを示す。
図１３（ａ）〜（ｄ）に示す全てのグラフの横軸は時間を示している。また、図１３（ａ）に示すグラフの縦軸は、実際のスイッチング素子温度を示し、図１３（ｂ）に示すグラフの縦軸は、温度検知素子によるスイッチング素子温度を示し、図１３（ｃ）に示すグラフの縦軸は、スイッチング素子補償後温度を示し、図１３（ｄ）に示すグラフの縦軸は、スイッチング素子温度補償値を示し、図１３（ｅ）に示すグラフの縦軸は、相電流検出値を示している。
【００９４】
また、図１４（ａ）〜（ｃ）に従来の制御手法でスイッチング素子の過熱保護を行った場合のグラフを示す。
図１４（ａ）〜（ｃ）に示す全てのグラフの横軸は時間を示している。また、図１４（ａ）に示すグラフの縦軸は、実際のスイッチング素子温度を示し、図１４（ｂ）に示すグラフの縦軸は、温度検知素子によるスイッチング素子温度を示し、図１４（ｃ）に示すグラフの縦軸は、相電流検出値を示している。
【００９５】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示す従来の制御手法では、開始直後に、最大トルクが印加されたことにより、相電流検出値は上限値をとる。それに伴い、図１４（ｂ）に示す温度検知素子によるスイッチング素子温度は上昇し、制限温度に到達する。その瞬間、図１４（ｃ）に示す相電流検出値は減少を開始する。つまり、交流回転電機１８に通電する電流を低下させることにより、スイッチング素子の過熱保護動作を開始する。しかしながら、図１４（ａ）に示す実際のスイッチング素子温度は、温度検知素子によるスイッチング素子温度が制限温度に達する前に限界温度を超過し、オーバーシュートする。このオーバーシュートは、過熱保護を開始する制限温度を下げることで解消することができるが、定常的に制限温度を低く設定することは、過熱保護により通電電流を過剰に制限することになるので、必要以上に出力を低下させてしまう。
【００９６】
次に、図１３（ａ）〜（ｅ）に示す実施の形態１の制御手法でスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護を行った場合について説明する。
図１３（ａ）〜（ｅ）に示す実施の形態１の制御手法では、開始直後に、最大トルクが印加されたことにより相電流検出値が上限値となる。それに伴い、図１３（ｂ）に示す温度検知素子によるスイッチング素子温度は上昇する。また、相電流検出値が上昇するのと同時に、図１３（ｄ）に示すスイッチング素子温度補償値も増加し、上限値をとる。これは、実施の形態１において、交流回転電機１８の状態量に応じた補償値が演算されることを意味する。演算された補償値は、図１３（ｂ）の温度検知素子によるスイッチング素子温度と加算されることにより、図１３（ｃ）のスイッチング素子補償後温度となる。このスイッチング素子補償後温度を以て、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護が実行されることになる。そのため、図１３（ａ）〜（ｅ）に示すように、スイッチング素子補償後温度が制限温度に達すると過熱保護が開始され、相電流検出値が減少する。そのタイミングは、温度検知素子によるスイッチング素子温度が制限温度に達するタイミングより前である。
【００９７】
このように、早期にスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護が開始されることで、図１３（ａ）に示す実際のスイッチング素子温度は、限界温度を超過することなく、過熱を保護できる。すなわち、実施の形態１の制御手法では、従来の制御手法において限界温度を超過していたスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの最大温度を低減することができる。
【００９８】
また、図１３（ａ）〜（ｅ）において、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護動作開始後のスイッチング素子温度補償値に着目すると、時間の経過に伴いスイッチング素子温度補償値は「０」に収束することが分かる。これは、交流回転電機１８の通電電流が規定の相電流検出値Ｉａを下回れば、スイッチング素子温度補償値が「０」となることを示している。すなわち、実施の形態１においては、大電流通電が指令された直後に発生するスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの最大温度を低下した後、相電流検出値が規定の相電流検出値Ｉａを下回れば、スイッチング素子温度に補償値が加算されることはなく、必要以上の出力制限を回避することができる。
【００９９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る交流回転電機の制御装置について図１５を用いて説明する。
図１５は、実施の形態１に係る図３の相電流検出値演算部２９ａを、相電流指令値演算部２９ｂへと置き換えた図であり、符号１７ｂは過熱保護およびトルク指令部を示している。実施の形態２については、実施の形態１と異なる点について説明し、同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【０１００】
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、交流回転電機１８の状態量として、相電流指令値を使用する点である。次に、相電流指令値演算部２９ｂについて説明する。
相電流指令値演算部２９ｂは、図１のｄ軸電流指令値Ｃｉｄ及びｑ軸電流指令値Ｃｉｑを利用し、交流回転電機１８に指令する相電流の実効値Ｃｉｕｖｗ＿ｒｍｓを演算する。演算された相電流指令値Ｃｉｕｖｗ＿ｒｍｓは、スイッチング素子温度補償値演算部３０ｂへ出力される。
【０１０１】
スイッチング素子温度補償値演算部３０ｂは、交流回転電機１８の状態量である相電流指令値Ｃｉｕｖｗ＿ｒｍｓに応じ、スイッチング素子温度に対する補償値を演算する。図１６に相電流指令値Ｃｉｕｖｗ＿ｒｍｓに対するスイッチング素子温度補償値の推移例を示す。補償値の演算は、実施の形態１における交流回転電機１８の状態量である相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓを、相電流指令値Ｃｉｕｖｗ＿ｒｍｓの場合に置き換えて実行される。
【０１０２】
規定の相電流指令値Ｃｉ＿ａおよびスイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕは、実施の形態１と同様の観点で設定される。つまり、規定の相電流指令値Ｃｉ＿ａには、スイッチング素子温度に対する補償が実施されない場合において、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの限界温度を超えない最大の相電流指令値が設定される。
また、スイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕには、制御上、交流回転電機１８に通電し得る最大の相電流指令値Ｃｉ＿ｂを指令した場合におけるスイッチング素子温度が、スイッチング素子温度の限界温度以下となるのに必要な温度低下分の最小値に設定される。
【０１０３】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る交流回転電機の制御装置について図１７を用いて説明する。
図１７は、実施の形態１に係る図３の相電流検出値演算部２９ａを、トルク指令値（調整後）２９ｃへと置き換えた図であり、符号１７ｃは過熱保護およびトルク指令部を示している。実施の形態３については、実施の形態１と異なる点について説明し、同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、交流回転電機１８の状態量として、調整後のトルク指令値を使用する点である。ここで、調整後のトルク指令値を採用するのは、実際に交流回転電機１８に指令するトルクを使用するためである。次に、トルク指令値（調整後）２９ｃについて説明する。
【０１０５】
トルク指令値（調整後）２９ｃは、トルク指令調整部２８により調整されたトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊを使用する。すなわち、交流回転電機１８の状態量として、トルク指令調整部２８の出力である調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊを用いることになる。調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊは、スイッチング素子温度補償値演算部３０ｃへ出力される。
【０１０６】
スイッチング素子温度補償値演算部３０ｃは、交流回転電機１８の状態量である調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊに応じ、スイッチング素子温度に対する補償値を演算する。図１８に、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊに対するスイッチング素子温度補償値の推移例を示す。補償値の演算は、実施の形態１における交流回転電機１８の状態量である相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓを、調整後のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａｄｊの場合に置き換えて実行される。
【０１０７】
規定のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａおよびスイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕは、実施の形態１と同様の観点で設定される。つまり、規定のトルク指令値Ｃｔｒｑ＿ａには、スイッチング素子温度に対する補償が実施されない場合において、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの限界温度を超えない最大のトルク指令値が設定される。また、スイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕには、制御上、交流回転電機１８に指令し得る最大のトルク指令Ｃｔｒｑ＿ｂを印加した場合におけるスイッチング素子温度が、スイッチング素子温度の限界温度以下となるのに必要な温度低下分の最小値に設定される。
【０１０８】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る交流回転電機の制御装置について図１９を用いて説明する。
図１９は、実施の形態１に係る図３の相電流検出値演算部２９ａを、トルク推定値演算部２９ｄへと置き換えた図であり、符号１７ｄは過熱保護およびトルク指令部を示している。実施の形態４については、実施の形態１と異なる点について説明し、同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、交流回転電機１８の状態量として、トルク推定値を使用する点である。次に、トルク推定値演算部２９ｄについて説明する。
トルク推定値演算部２９ｄは、交流回転電機１８が出力しているトルクを演算により推定する。例えば、交流回転電機１８が出力する機械的出力を演算し、その機械的出力を交流回転電機１８の機械角速度で除算することで、交流回転電機１８が出力しているトルクを推定することが可能である。
【０１１０】
ここで、機械的出力を演算する一例を説明する。直流電源１０による直流電圧Ｖｄｃと、直流電源１０からインバータ１２に流れる電流を乗算し、インバータ入力電力を演算する。次に、インバータ１２の電力変換効率をインバータ入力電力に乗算し、インバータ出力電力を演算する。そして、インバータ出力電力から交流回転電機１８の損失を減算することで機械的出力を得る。このとき、インバータ１２の電力変換効率と交流回転電機１８の損失は、交流回転電機１８の動作状態によって変化するため、その動作状態に応じたマップ（以下、ＭＡＰ）がインバータ１２の制御装置に格納されている。トルク推定値の演算方法については、公知であるため詳細な説明は省略する。なお、他の推定アルゴリズムを用いて、交流回転電機１８のトルクを推定してもよい。演算後のトルク推定値Ｅｔｒｑは、スイッチング素子温度補償値演算部３０ｄへ出力される。
【０１１１】
スイッチング素子温度補償値演算部３０ｄは、交流回転電機１８の状態量であるトルク推定値Ｅｔｒｑに応じ、スイッチング素子温度に対する補償値を演算する。図２０に、トルク推定値Ｅｔｒｑに対するスイッチング素子温度補償値の推移例を示す。補償値の演算は、実施の形態１における交流回転電機１８の状態量である相電流検出値ｉｕｖｗ＿ｒｍｓを、トルク推定値Ｅｔｒｑの場合に置き換えて実行される。
【０１１２】
規定のトルク推定値Ｅｔｒｑ＿ａ、およびスイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕは、実施の形態１と同様の観点で設定される。つまり、規定のトルク推定値Ｅｔｒｑ＿ａには、スイッチング素子温度に対する補償が実施されない場合において、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの限界温度を超えない最大のトルク推定値が設定される。また、スイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕには、制御上、交流回転電機１８が出力し得る最大のトルクＥｔｒｑ＿ｂを印加した場合におけるスイッチング素子温度が、スイッチング素子温度の限界温度以下となるのに必要な温度低下分の最小値に設定される。
【０１１３】
実施の形態５．
次に、実施の形態５に係る交流回転電機の制御装置について図２１を用いて説明する。
図２１は、実施の形態１に係る図１の過熱保護およびトルク指令部１７において、制御量調整部３３を、許容トルク制御量演算部３３ｂへと置き換えた図であり、符号１７ｅは過熱保護およびトルク指令部を示している。実施の形態５については、実施の形態１と異なる点について説明し、同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、許容トルク制御量演算部３３ｂが許容トルクを制限するための制御量を出力し、その制御量を用いて許容トルク演算部３４ｂが許容トルクを演算する点である。
次に、許容トルク制御量演算部３３ｂについて説明する。
【０１１５】
許容トルク制御量演算部３３ｂは、スイッチング素子補償後温度と、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度の温度偏差ΔＴに基づき、制御量Ｋｃを調整し、調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊを出力する。すなわち、図１における調整後の制御量Ｃａｄｊを調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊに置き換えた場合に相当する。調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊは、「０」から「１」の間の値を取り、許容トルク演算部３４ｂへ出力される。
【０１１６】
許容トルク制御量演算部３３ｂは、スイッチング素子補償後温度が、予め設定されたスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度を超えないように、制御量Ｋｃの値を調整する。これにより、スイッチング素子温度が予め設定された制限温度に対してオーバーシュートすることが抑えられ、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱による破損を防止することができる。
【０１１７】
図２２に、許容トルク制御量演算部３３ｂの構成例を示す。図２２の構成例においては、許容トルク制御量演算部３３ｂが、比例調整器５８、積分調整器５９、および上下限制限部６０を備えて構成されている。許容トルク制御量演算部３３ｂには、予め設定された制限温度とスイッチング素子補償後温度との温度偏差ΔＴが入力される。当該温度偏差ΔＴは、制限温度からスイッチング素子補償後温度を減算した値である。従って、スイッチング素子補償後温度が制限温度を超えている場合、温度偏差ΔＴの値は負の値となる。従って、この場合、スイッチング素子補償後温度が高くなればなるほど温度偏差ΔＴの値は小さくなる。
【０１１８】
図２２の構成例では、比例調整器５８の比例ゲインＫｐｂは正の値であるとする。比例調整器５８は、入力された偏差に比例ゲインＫｐｂを乗算した値を出力する。また、積分調整器５９は、初期値を「１」として、比例調整器５８の出力を積分する。
【０１１９】
図２２の構成例では、スイッチング素子補償後温度が制限温度よりも高くなると、比例調整器５８の出力は負の値となり、これに伴い、積分調整器５９の出力は減少する。具体的には、スイッチング素子補償後温度が制限温度よりも高い場合には、温度偏差ΔＴは負の値となる。比例調整器５８は、温度偏差ΔＴに比例ゲインＫｐｂを乗算した値を出力する。そのため、温度偏差ΔＴが負の値の場合には、比例調整器５８の出力は負の値となる。また、積分調整器５９は負の値を積分するため、積分調整器５９の出力は初期値から徐々に減少する。一方、スイッチング素子補償後温度が制限温度以下の場合には、比例調整器５８の出力は正の値となり、これに伴い、積分調整器５９の出力は増加する。図２２の構成例では、比例調整器５８の出力と積分調整器５９の出力とを加算器６１により加算する。加算器６１の出力が、比例・積分調整の出力値となる。上記のようにして、比例調整器５８および積分調整器５９により、上記温度偏差ΔＴに対する比例・積分調整を行う。
【０１２０】
図２２の構成例では、次に、上下限制限部６０において、比例・積分調整の出力値に対する上限制限および下限制限を行う。上下限制限部６０では、上限値を「１」とし、下限値を「０」とする。上下限制限部６０は、当該上限値および下限値を用いて、比例・積分調整の出力値に対する上限制限および下限制限を行うことで、調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊを算出する。
【０１２１】
具体的には、比例調整器５８の出力と積分調整器５９との出力とを加算器６１で加算した加算結果が、上下限制限部６０に入力される。上下限制限部６０は、当該加算結果が上限値以下で、且つ、下限値以上の場合には、加算結果をそのまま調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊとして出力する。一方、加算結果が上限値より大きい場合には、上限値を調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊとして出力する。また、加算結果が下限値より小さい場合には、下限値を調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊとして出力する。
【０１２２】
なお、図２２の構成例では、上限値が「１」に設定されているため、調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊが、「１」を超えることはない。また、下限値が「０」に設定されているため、調整後の制御量Ｋｃ＿ａｄｊが、負の値となることを防止することができる。
【０１２３】
許容トルク制御量演算部３３ｂの構成例について、図２２の構成例を示したが、他の手法により、許容トルクを制限する制御量Ｋｃが調整されてもよい。すなわち、他の手法により、許容トルクを制限するための比率（係数）、あるいは許容トルク低減量が調整されてもよい。許容トルク制御量演算部３３ｂで演算された制御量Ｋｃ＿ａｄｊは、許容トルク演算部３４ｂへ出力される。
【０１２４】
次に、図２１における許容トルク演算部３４ｂについて説明する。
図２３は、許容トルク演算部３４ｂの構成例である。まず、電気角速度演算部１４より演算された電気角速度ωを用いて、回転数演算部６２により交流回転電機１８の回転数Ｎを演算する。演算式は、Ｎ［ｒｐｍ］＝６０×ω÷（２πｐ）である。ここで、ｐは交流回転電機１８の極対数である。演算された回転数Ｎは、許容トルク（上限）ＭＡＰ６３と許容トルク（下限）ＭＡＰ６４へ出力される。
【０１２５】
許容トルク（上限）ＭＡＰ６３および許容トルク（下限）ＭＡＰ６４は、回転数Ｎと直流電圧Ｖｄｃに基づいて、ＭＡＰ上、そのときに出力可能なトルク値の上限値および下限値をそれぞれ出力する。すなわち、許容トルク（上限）ＭＡＰ６３は、ＭＡＰ上出力可能なトルクの上限値であるＣｔｒｑ＿ＭＡＰ＿ｕｐｐｅｒを出力し、許容トルク（下限）ＭＡＰ６４は、ＭＡＰ上出力可能なトルクの下限値であるＣｔｒｑ＿ＭＡＰ＿ｌｏｗｅｒを出力する。
【０１２６】
許容トルク（上限）ＭＡＰ６３および許容トルク（下限）ＭＡＰ６４には、予め、図２４および図２５に一例を示すＭＡＰが設定されている。許容トルク（上限）ＭＡＰ６３は図２４を用い、回転数Ｎと直流電圧Ｖｄｃに応じて、ＭＡＰ上出力可能なトルクの上限値であるＣｔｒｑ＿ＭＡＰ＿ｕｐｐｅｒを求める。一方、許容トルク（下限）ＭＡＰ６４は図２５を用い、回転数Ｎと直流電圧Ｖｄｃに応じて、ＭＡＰ上出力可能なトルクの下限値であるＣｔｒｑ＿ＭＡＰ＿ｌｏｗｅｒを求める。
【０１２７】
許容トルク（上限）ＭＡＰ６３から出力されたＣｔｒｑ＿ＭＡＰ＿ｕｐｐｅｒは、許容トルク制御量演算部３３ｂで演算された制御量Ｋｃ＿ａｄｊと乗算され、乗算した結果の値は、許容トルクの上限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒとして、トルク指令調整部２８へ出力される。
【０１２８】
一方、許容トルク（下限）ＭＡＰ６４から出力されたＣｔｒｑ＿ＭＡＰ＿ｌｏｗｅｒは、許容トルク制御量演算部３３ｂで演算された制御量Ｋｃ＿ａｄｊと乗算され、乗算した結果の値は、許容トルクの下限値Ｃｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒとして、トルク指令調整部２８へ出力される。
【０１２９】
実施の形態５は、スイッチング素子補償後温度とスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度の温度偏差ΔＴに応じて、「０」から「１」の間をとる制御量Ｋｃ＿ａｄｊを演算し、その制御量Ｋｃ＿ａｄｊをＭＡＰ上出力可能なトルクの上限値と下限値に乗算することで、許容トルクの上限値であるＣｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｕｐｐｅｒと、許容トルクの下限値であるＣｔｒｑ＿ａｌｗ＿ｌｏｗｅｒを調整する。すなわち、スイッチング素子補償後温度とスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度の温度偏差ΔＴに応じて、許容トルクが調整できる。そして、許容トルクが調整されたのち、後段のトルク指令調整部２８でトルク指令値が調整されるため、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱を防止するようスイッチング素子温度を制御することができる。
なお、実施の形態５における許容トルク調整部３２ｂは、実施の形態１から４における許容トルク調整部３２ａの代わりに適用されてもよい。
【０１３０】
実施の形態１から５に係る交流回転電機の制御装置で過熱保護動作を行った場合、次に列挙する効果が得られる。
【０１３１】
本実施の形態に係る制御装置においては、交流回転電機状態量取得部２９で演算した交流回転電機１８の状態量に応じてスイッチング素子温度に対する補償値を算出し、算出した補償値とスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度情報の和をもって制御量を調整することにより、許容トルクが算出される。また、算出した許容トルクに基づいて、トルク指令値を調整することで、スイッチング素子温度を制御することができ、その結果、過熱によるスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの破損を防止することができる。
【０１３２】
また、本実施の形態に係る制御装置においては、スイッチング素子温度補償値演算部３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、上述のように交流回転電機状態量の適切な規定値以上では、正の値の補償値が演算され、交流回転電機状態量の規定値以下では、補償値は「０」としている。このことにより、早期にスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの過熱保護を開始することはなく、必要以上の過熱保護動作を回避することができる。
【０１３３】
また、本実施の形態に係る制御装置においては、スイッチング素子温度補償値演算部３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、上述のように交流回転電機状態量の適切な規定値から、正の値の補償値が演算されることで、大電流通電が指令された直後に発生するスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの最大温度を低下した後、交流回転電機状態量が規定値を下回れば、補償値が「０」となるため、スイッチング素子温度に補償値が加算されることはなく、必要以上の出力制限を回避することができる。
【０１３４】
また、本実施の形態に係る制御装置においては、スイッチング素子温度補償値演算部３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、上述のように適切なスイッチング素子温度補償値の上限値Ｔｃｕが設定されることで、スイッチング素子温度を、実用上、絶対こえてはならない限界温度以内とすることができ、且つ、必要以上の電流制限、すなわち出力低下を招くことを防止することができる。
【０１３５】
また、実施の形態１から４に係る制御装置においては、最大電流調整部３３ａは、スイッチング素子温度補償値演算部３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにより得られた補償値と、スイッチング素子温度取得部３１によって取得されたスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度情報との和が、予め設定された制限温度を超えないように、最大電流Ｉｍａｘを調整することで、スイッチング素子温度を制御することができる。
【０１３６】
また、実施の形態５に係る制御装置においては、許容トルク制御量演算部３３ｂは、スイッチング素子温度補償値演算部３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにより得られた補償値と、スイッチング素子温度取得部３１によって取得されたスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度情報との和が、予め設定された制限温度を超えないように、制御量Ｋｃを調整することで、スイッチング素子温度を制御することができる。
【０１３７】
また、本実施の形態に係る制御装置においては、交流回転電機１８の状態量に応じた補償値をスイッチング素子温度に加算し、交流回転電機１８の制御量を調整するだけであるので、複雑な補償、あるいは推定を行うことなく、簡単にスイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの最大温度を低減することができる。すなわち、簡単に、スイッチング素子温度の最大温度を限界温度以内とすることができ、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの故障を防ぐことができる。
【０１３８】
なお、上記実施の形態１から５に係る制御装置における各機能は、処理回路によって実現される。各機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
【０１３９】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。インバータ制御部１６、スイッチング素子温度補償値演算部３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、制御量調整部３３、許容トルク演算部３４、３４ａ、３４ｂ、およびトルク指令調整部２８の各部の機能それぞれを個別の処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
【０１４０】
一方、処理回路がプロセッサの場合、インバータ制御部１６、スイッチング素子温度補償値演算部３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、制御量調整部３３、許容トルク演算部３４、３４ａ、３４ｂ、およびトルク指令調整部２８の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、制御装置は、処理回路により実行されるときに、インバータ制御ステップ、温度補償値演算ステップ、制御量調整ステップ、許容トルク演算ステップ、および、トルク指令調整ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを備える。
【０１４１】
これらのプログラムは、上述した各部の手順あるいは方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなどもメモリに該当する。
【０１４２】
なお、上述した各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【０１４３】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。
【０１４４】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１４５】
１０  直流電源、１１  電圧検出部、１２  インバータ、１３  磁極位置検出部、１４  電気角速度演算部、１５ａ〜１５ｃ  電流センサ、１６  インバータ制御部、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ  過熱保護およびトルク指令部、１８  交流回転電機、１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃ  スイッチング素子、２１  三相−二相電流変換部、２２  電流指令演算部、２３  ｄ軸電流制御器、２４  ｑ軸電流制御器、２５  二相−三相電圧変換部、２６  ＰＷＭ回路、２７  ゲートドライバ、２８  トルク指令調整部、２９  交流回転電機状態量取得部、２９ａ  相電流検出値演算部、２９ｂ  相電流指令値演算部、２９ｃ  トルク指令値（調整後）、２９ｄ  トルク推定値演算部、３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  スイッチング素子温度補償値演算部、３１  スイッチング素子温度取得部、３２、３２ａ、３２ｂ  許容トルク調整部、３３  制御量調整部、３３ａ  最大電流調整部、３３ｂ  許容トルク制御量演算部、３４、３４ａ、３４ｂ  許容トルク演算部、５０  温度検知素子、５１  基板、５２  有効領域、５３  中央付近、５４、５８  比例調整器、５５、５９  積分調整器、５６、６１  加算器、５７、６０  上下限制限部、６２  回転数演算部、６３  許容トルク（上限）ＭＡＰ、６４  許容トルク（下限）ＭＡＰ、Ｐ  高電圧側ノード、Ｎ  低電圧側ノード、Ｄ１〜Ｄ３、Ｄ４〜Ｄ６  整流素子、Ｕａｃ、Ｖａｃ、Ｗａｃ  接続ノード。
【要約】
【課題】大電流通電によるスイッチング素子の温度上昇を抑制し、限界温度以下に過熱保護できる交流回転電機の制御装置を提供する。
【解決手段】スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの温度を取得するスイッチング素子温度取得部３１と、交流回転電機状態量取得部２９により取得される交流回転電機１８の状態量に基づいて補償値を算出するスイッチング素子温度補償値演算部３０と、スイッチング素子温度と上記補償値の和が、スイッチング素子１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｃの制限温度を超えないように、交流回転電機１８の許容トルクを調整する許容トルク調整部３２、３２ａ、３２ｂを備える。
【選択図】図１【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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