(57)【要約】      （修正有）【課題】モータに備えられる端子台の発熱を抑制することができるモータ制御装置を提供。【解決手段】所定時間毎のモータの平均出力トルク値を算出する算出手段２８と、前記算出手段により算出した所定時間の平均出力トルク値から、次の所定時間にモータが発生する出力トルクの上限値を設定する上限値設定手段３０と、前記次の所定時間にモータが発生する出力トルク値が、前記上限値を超えたとき、モータの出力トルクを制御する制御手段３２と、を備える。【選択図】図２
2009225615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間毎のモータの平均出力トルク値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した所定時間の平均出力トルク値から、次の所定時間にモータが発生する出力トルクの上限値を設定する上限値設定手段と、
前記次の所定時間にモータが発生する出力トルク値が、前記上限値を超えるとき、モータの出力トルクを制御する制御手段と、を備え、
前記所定時間は、モータの最大出力トルク時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、
前記上限値設定手段は、前記平均出力トルク値がモータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値を超える場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以下となる値に設定し、前記平均出力トルク値が端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以上となる値に設定することを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
所定時間毎のモータの平均電流値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した所定時間の平均電流値から、次の所定時間にモータに流れる電流の上限値を設定する上限値設定手段と、
前記次の所定時間にモータに流れる電流値が、前記上限値を超えるとき、モータに流れる電流を制御する制御手段と、を備え、
前記所定時間は、モータの最大電流時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、
前記上限値設定手段は、前記平均電流値がモータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の電流値を超える場合には、前記上限値を前記端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以下となる値に設定し、前記平均電流値が端子台の耐熱温度に収束する時の電流値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以上となる値に設定することを特徴とするモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド車両に搭載されるモータは、その性質上、要求される出力トルクの範囲等が広く、モータの連続的な運転を支障なく行い得る定格トルクを超えるような出力トルクが要求される場合が多々ある。このため、この種のモータでは、比較的大きな発熱を伴う状態で動作させるような状況が生じることが多々あり、モータが過熱状態となるのを防止することが要求される。
【０００３】
従来、例えば、モータの温度を温度センサにより検出し、その検出温度が所定の温度よりも高くなったときに、モータの出力を強制的に制限するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
しかし、このように温度センサによりモータの温度を検出するものでは、温度センサ及び温度センサをモータに取り付ける部品等が必要になって、コスト的に不利なものになる。また、温度センサの故障等を考慮すると、実用上複数の温度センサを備える必要があり、温度センサの取り付けスペースの確保等が問題となる。
【０００５】
例えば、特許文献３，４では、温度センサを用いることなく廉価で簡易な手段によってモータの過熱状態を防止することができるモータの制御装置が提案されている。
【０００６】
モータの出力トルクが大きくなると、モータとモータを駆動させるパワードライブユニットとを接続する端子台も発熱する。しかし、特許文献３，４のモータの制御装置では、端子台の発熱が考慮されておらず、モータの出力トルクの増大によるモータの過熱状態を防止することは可能であるが、端子台の発熱を抑制することまでは出来ない。端子台の発熱を抑制することができれば、端子台の小型化、モータの高出力化が可能となる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７８０６号公報
【特許文献２】特開２０００−３２６０２号公報
【特許文献３】特開２００２−３６９５７８号公報
【特許文献４】特開平７−３２２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、モータに備えられる端子台の発熱を抑制することができるモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のモータの制御装置は、所定時間毎のモータの平均出力トルク値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した所定時間の平均出力トルク値から、次の所定時間にモータが発生する出力トルクの上限値を設定する上限値設定手段と、前記次の所定時間にモータが発生する出力トルク値が、前記上限値を超えるとき、モータの出力トルクを制御する制御手段と、を備え、前記所定時間は、モータの最大出力トルク時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、前記上限値設定手段は、前記平均出力トルク値が、モータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値を超える場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以下となる値に設定し、前記平均出力トルク値が端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以上となる値に設定する。
【００１０】
また、本発明のモータの制御装置は、所定時間毎のモータの平均電流値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した所定時間の平均電流値から、次の所定時間にモータに流れる電流の上限値を設定する上限値設定手段と、前記次の所定時間にモータに流れる電流値が、前記上限値を超えるとき、モータに流れる電流を制御する制御手段と、を備え、前記所定時間は、モータの最大電流時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、前記上限値設定手段は、前記平均電流値が、モータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の電流値を超える場合には、前記上限値を前記端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以下となる値に設定し、前記平均電流値が端子台の耐熱温度に収束する時の電流値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以上となる値に設定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、モータに備えられる端子台の発熱を抑制するモータ制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るモータの制御装置の構成の一例を示す模式図である。本実施形態に係るモータの制御装置１は、３相ＤＣブレンシスモータ等のモータ１０を駆動制御するものである。モータ１０は、界磁に利用する永久磁石を有するロータ（不図示）と、このロータを回転させる回転磁界を発生するステータ（不図示）とを備えている。本実施形態に係るモータの制御装置１は、パワードライブユニット１２、バッテリ１４、ＥＣＵ１６、電流センサ１８を備えている。モータ１０及びバッテリ１４は、パワードライブユニット１２に接続されている。電流センサ１８は、モータ１０とパワードライブユニット１２との間の結線ラインに介装され、モータ１０に流れる電流値を検出するものである。また、モータ１０には、端子台２０が設けられている。端子台２０は、モータ１０とパワードライブユニット１２との電気的接点部となる。
【００１４】
そして、パワードライブユニット１２は、ＥＣＵ１６からの駆動指令を受けて、モータ１０の駆動を制御する。例えば、モータ１０の駆動時に、ＥＣＵ１６から出力される出力トルク値に基づいて、バッテリ１４から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータ１０に設けられる端子台２０を介してモータに通電する。
【００１５】
図２は、モータの制御装置に用いられるＥＣＵの構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、ＥＣＵ１６は、出力トルク指令部２２、電流指令部２４、計時部２６、平均出力トルク値又は平均電流値を算出する算出部２８、出力トルク又は電流の上限値を設定する上限値設定部３０、モータ１０の出力トルク又は電流を制御する制御部３２を備える。
【００１６】
出力トルク指令部２２は、例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作に係るアクセル操作量等に応じて、必要とされる出力トルクをモータ１０に発生させるための出力トルク値を算出し、電流指令部２４へ出力するものである。
【００１７】
電流指令部２４は、予め記憶させておいたトルク−電流特性マップを用いて、出力トルク指令部２２から入力される出力トルク値に対応する電流値を算出するものである。また、本実施形態では、ＥＣＵ１６に電流調節部を設け、電流センサ１８で検出した電流値と電流指令部２４から入力される電流値とを比較し、パワードライブユニット１２の電圧、周波数等を変化させて、出力トルク指令部から出力された出力トルク値となるようにフィードバック制御してもよい。
【００１８】
算出部２８は、出力トルク指令部２２により出力される出力トルク値又は出力トルク指令部２２から入力される出力トルク値に対応する電流値（以下単に電流値と呼ぶ場合がある）を記録し、計時部２６により計時した所定時間毎に平均出力トルク値又は平均電流値を算出し、上限値設定部３０へ出力するものである。ここで所定時間は、モータ１０の最大出力トルク時又は最大電流時に、モータ１０に設けられる端子台２０が耐熱温度に達するまでの範囲で設定される。端子台２０は、モータ１０とパワードライブユニット１２とを電気的に接続する端子部と、端子部をモータに設置するために樹脂材料等から構成される絶縁台とから構成されているため、モータ１０の稼働によって端子台２０の端子部が発熱し一定温度以上になると、絶縁部（樹脂）にふくれ、ひび割れ（クラック）、変形（そり、曲がり、ねじれ）、変色等が生じる。すなわち、端子台２０の耐熱温度とは、絶縁部の耐熱温度であり、具体的には絶縁部（樹脂）に上記ふくれ等が生じるまでの温度である。
【００１９】
上限値設定部３０は、予め記憶させておいた平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係又は平均電流値と電流値の上限値との関係を表すマップを用いて、算出部２８により算出された所定時間の平均出力トルク値又は平均電流値から、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値又はモータに流れる電流の上限値を設定する。図３（Ａ）は、平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係を表すマップの一例であり、図３（Ｂ）は、平均電流値と電流の上限値との関係を表すマップの一例である。図３（Ａ）に示すＴＭＡＸは、モータ１０の最大出力トルク値であり、ＴＨは、モータ１０の連続駆動で端子台２０の温度が端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値（耐熱温度収束トルク値）である。図３（Ｂ）に示すＩＭＡＸは、モータ１０に流れる最大電流値、すなわち最大出力トルク値に対応する最大電流値であり、図３（Ｂ）に示すＩＨは、モータ１０の連続駆動で端子台２０の温度が端子台の耐熱温度に収束する時のモータ１０に流れる電流値（耐熱温度収束電流値）、すなわち耐熱温度収束トルク値ＴＨに対応する電流値である。図３（Ａ），（Ｂ）に示すマップは一例であって、所定時間の平均出力トルク値（又は平均電流値）が、耐熱温度収束トルク値ＴＨ（又は耐熱温度収束電流値ＩＨ）を超える場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値（又は電流の上限値）を耐熱温度収束トルク値ＴＨ（又は耐熱温度収束電流値）以下、所定時間の平均出力トルク値（又は平均電流値）が耐熱温度収束トルク値ＴＨ（又は耐熱温度収束電流値ＩＨ）未満となる場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値（又は電流の上限値）を耐熱温度収束トルク値ＴＨ（又は耐熱温度収束電流値ＩＨ）以上となるように設定されればよい。
【００２０】
図４は、平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係を表すマップの他の一例である。図４に示すように、例えば平均出力トルク値が０〜耐熱温度収束トルク値ＴＨ未満の一部までの範囲（例えば、図４では０〜（２ＴＨ−ＴＭＡＸ）の範囲）では、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を常に最大出力トルク値ＴＭＡＸとし、それ以降の範囲（例えば、図４では（２ＴＨ−ＴＭＡＸ）〜ＴＭＡＸの範囲）では、一次関数等で表される（例えば、図４ではｙ＝−ｘ＋２ＴＨ）マップ等であってもよい。電流値の場合も同様である。
【００２１】
また、上記例示したマップでは、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値ＴＨであれば、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値も耐熱温度収束トルク値ＴＨとなるように設定されている。しかし、これに制限されるものではなく、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値ＴＨの場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値ＴＨ超又は耐熱温度収束トルク値ＴＨ未満となるように設定した別のマップを用意し、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を設定してもよい。モータ１０に流れる電流値による場合も同様である。
【００２２】
次に、本実施形態に係るモータの制御装置の動作について説明する。図５は、本実施形態に係るモータの制御装置の動作の一例を示すフロー図である。モータの制御装置の動作は、図１に示すモータの制御装置１を用いて説明する。
【００２３】
ステップＳ１０では、ＥＣＵ１６の出力トルク指令部２２により、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作に係るアクセル操作量等に応じて設定された出力トルク値が算出される。ステップＳ１２では、算出された出力トルク値を発生させるための電流値が、ＥＣＵ１６の電流指令部２４により算出され、パワードライブユニット１２により、算出された電流値に基づいて、モータ１０を駆動させる。
【００２４】
ステップＳ１４では、ＥＣＵ１６の算出部２８により、出力トルク値（又はモータ１０に流れる電流値）が記録され、所定時間における平均出力トルク値（又は平均電流値）が算出される。ステップＳ１６では、ＥＣＵ１６の上限値設定部３０により、平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係（又は平均電流値と電流の上限値との関係）を表すマップ（例えば図３，４に示すマップ）から、所定時間の平均出力トルク値（又は平均電流値）に対応する次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値（電流の上限値）が設定される。例えば、所定時間の平均出力トルク値が、耐熱温度収束トルク値ＴＨを超える場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値が耐熱温度収束トルク値ＴＨ以下、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値ＴＨ未満となる場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値ＴＨ以上に設定する。
【００２５】
図６（Ａ），（Ｂ）は、モータの駆動時間と駆動トルクとの関係の一例を説明するための図である。図６（Ａ）に示すように、所定時間（ｔ０〜ｔ１）における出力トルク値（例えば、図６（Ａ）に示す斜線部）から算出された平均出力トルク値に基づいて、次の所定時間（ｔ１〜ｔ２）にモータが発生する出力トルクの上限値が算出される（例えば、図６（Ａ）に示す点線部）。
【００２６】
そして、ステップＳ１８では、出力トルク指令部２２により算出される次の所定時間（ｔ１〜ｔ２）内の出力トルク値（又は電流値）、すなわち次の所定時間（ｔ１〜ｔ２）内にモータが発生する出力トルク値（又は電流値）が、上限値設定部３０により設定された上限値を超えるとＥＣＵ１６の制御部３２により判定された場合には、ステップＳ２０において、制御部３２によりモータ１０の出力トルク（又は電流値）が制御される。
【００２７】
上限値を超える場合には、例えば、出力トルク指令部２２により算出される次の所定時間（ｔ１〜ｔ２）内の出力トルク値（又は電流値）が、制御部３２によって上限値に補正されることにより、モータの出力トルク（又は電流値）が制御される。また、例えば、制御部３２によって上限値までの出力トルク（又は電流値）をモータに、上限値を超える部分を内燃機関等に分配すること等により、モータの出力トルク（又は電流値）が制御されてもよい。出力トルク指令部２２により算出される次の所定時間（ｔ１〜ｔ２）内の出力トルク値（又は電流値）が、上限値以下の場合には、出力トルク指令部２２により算出された出力トルク値（又は電流値）に基づいて、モータを駆動させる。これを一連の処理として、図５（Ｂ）に示すように、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４等の所定時間における出力トルク（又は電流値）の上限値が設定され、モータの出力トルク（又はモータに流れる電流値）が制御される。
【００２８】
このように、所定時間の平均出力トルク値が、耐熱温度収束トルク値ＴＨを超える場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値ＴＨ以下とし、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値ＴＨ未満となる場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値ＴＨ以上となるようにモータの出力トルクの上限値を設定し、設定した上限値に基づいてモータの出力トルクを制御することによって、モータに備えられる端子台の発熱を抑制することができる。その結果、端子台の小型化、モータの高出力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係るモータの制御装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】モータの制御装置に用いられるＥＣＵの構成の一例を示す模式図である。
【図３】（Ａ）は、平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係を表すマップの一例を示す図であり、（Ｂ）は、平均電流値と電流の上限値との関係を表すマップの一例を示す図である。
【図４】平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係を表すマップの他の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るモータの制御装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図６】モータの駆動時間と駆動トルクとの関係の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  制御装置、１０  モータ、１２  パワードライブユニット、１４  バッテリ、１６ＥＣＵ、１８  電流センサ、２０  端子台、２２  出力トルク指令部、２４  電流指令部、２６  計時部、２８  算出部、３０  上限値設定部、３２  制御部。
【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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