CN106936367A

CN106936367A - 电机控制装置

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Publication number: CN106936367A
Application number: CN201610865471.8A
Authority: CN
Inventors: 小林大辅; 铃木崇志
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2017-07-07
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: DE102016217674A1; CN106936367B; US9912282B2; JP2017073898A; DE102016217674B4; US20170104439A1; JP6569447B2

Abstract

一种电机控制装置，包括：在散热器上的衬底；提供电力转换器的开关元件；具有预驱动器的驱动电路IC；具有电流控制单元的控制电路IC；第一和第二温度检测器；以及评估位置的温度估计单元。在电流控制单元在操作之后停止并且在停止之后重新启动时，温度估计单元执行下述操作：存储停止时的估计温度以及第一和第二检测温度；计算停止时的温度差与重新启动时的温度差的比作为估计的增益；以及基于通过将停止时第一检测温度与估计温度之间的温度差乘以估计的增益所获得的温度差以及增加温度，估计重新启动时的温度。

Description

电机控制装置

技术领域

本公开涉及控制电机的通电的电机控制装置。

背景技术

下述电机控制装置是已知的：其检测或者估计电机或电力转换器的温度并且根据温度来限制电流指令值，以便防止由于过量的电流产生的热而引起的向电机供给电力的电力转换器的开关元件、控制电路的元件等的故障。例如，专利文献1中公开的装置基于在电机中流动的电流来估计电机的增加温度。再者，在对电机的电流供给停止期间，该装置根据电机的热辐射系数来估计电机的减小温度。

基于检测温度来估计评估位置的温度的技术是已知的，其中，该评估位置的温度与安装在衬底上的一个位置的温度检测器的检测温度相关联。根据该已知的技术，当电流供给在停止之后要重新启动时，假设下述方法：根据在停止时段期间检测位置的减小温度来估计在停止时段期间评估位置的减小温度。再者，假设下述方法：预先存储在停止期间评估位置的估计温度，并且基于在停止期间的减小温度和根据在重新启动时的电流所估计的增加温度、通过专利文献1的现有技术来估计在重新启动时评估位置的温度。

然而，当在电流供给的停止时段期间环境温度变化时，温度检测器的检测温度受该变化的影响，使得不可能正确地估计评估位置的减小温度。因此，这使得不可能正确地估计在重新启动时评估位置的估计温度。

专利文献1：JP 2892899

发明内容

本公开的目的是提供一种电机控制装置，其可以正确地估计在停止之后重新启动时评估位置的温度，而不受环境温度变化的影响。

根据本公开的一个方面，一种用于控制电机的通电的电机控制装置包括：衬底，其布置在散热器上，以散发在通电时产生的热；多个开关元件，其布置在衬底上并且提供向电机供给电力的电力转换器；驱动电路IC，其布置在衬底上并且具有将驱动信号输出至多个开关元件的预驱动器；控制电路IC，其布置在衬底上并且具有电流控制单元，该电流控制单元基于针对电机的输出指令来计算针对预驱动器的指令信号；第一温度检测器和第二温度检测器，其检测在散热器、控制电路IC、驱动电路IC、开关元件和电机中的两个位置处的温度；以及温度估计单元，其基于流经电机的电流、第一温度检测器检测到的第一检测温度和第二温度检测器检测到的第二检测温度，估计选自散热器、控制电路IC、驱动电路IC、开关元件和电机的一个或更多个评估位置的温度。在电流控制单元在操作之后停止并且在停止之后重新启动的过程中，温度估计单元执行下述操作：存储在电流控制单元停止时一个或更多个评估位置的估计温度、第一检测温度和第二检测温度；计算在停止时第一检测温度和第二检测温度之间的温度差与在重新启动时第一检测温度和第二检测温度之间的温度差的比，作为估计的增益；以及基于通过将在停止时第一检测温度和一个或更多个评估位置的估计温度之间的温度差乘以估计的增益所获得的温度差、以及根据流经电机的电流的积分值所计算的增加温度，估计在重新启动时一个或更多个评估位置的温度。

本公开的电机控制装置的特征在于使用两个温度检测器来检测两个位置的温度。再者，注意：“第一检测温度和第二检测温度之间的温度差”和“第一检测温度和评估位置的估计温度之间的温度差”是彼此成比例的，而与环境温度无关。然后，温度估计单元通过将停止时的温度差乘以估计的增益来估计重新启动时的第一检测温度和评估位置的估计温度之间的温度差。

因此，温度估计单元能够适当地估计在停止之后重新启动时的评估位置的温度，而不受环境温度变化的影响。尤其是对于电流控制单元基于评估位置的估计温度来限制电流指令值的配置，正确地估计评估位置的温度能够适当地防止元件的故障，并且能够控制电机的通电，同时保持电机的输出尽可能高。

本公开的两个温度检测器可以检测上述五个位置中的两个位置的温度。这主要旨在“使用两个温度检测器来执行温度估计”，并非旨在排除使用三个或更多个温度检测器能够检测三个或更多个位置的温度的配置。再者，在设置有检测控制电路IC、驱动电路IC或嵌入IC封装中的开关元件的温度的温度检测器的配置中，温度检测器优选地被设置在IC封装内。

附图说明

根据参照附图所做出的以下详细描述，本公开的以上和其他目的、特征和优点将变得更为明显。在附图中：

图1是应用了第一实施方案的电机控制装置的系统的示意性配置图；

图2A和图2B是示出了温度检测器被安装在衬底上(图2A)以及温度检测器被安装在IC封装内(图2B)的配置的示意性视图；

图3是第一实施方案的电机控制装置的总体控制框图；

图4是示出了评估位置的估计温度与电流限制值之间的关系的图；

图5是电流指令值限制图；

图6是图3的温度估计单元的框图；

图7是用于说明第一实施方案的评估位置的温度估计的时间图表；

图8是示出了第二实施方案的电机控制装置的特性配置的框图；

图9是比较示例的温度估计单元的框图；以及

图10是用于说明比较示例的评估位置的温度估计的时间图表。

具体实施方式

在下文中，将基于附图来描述实施方案的电机控制装置。注意：第一实施方案和第二实施方案统称为“本实施方案”。

(第一实施方案)

将参照图1至图7来描述本实施方案的电机控制装置。首先，图1示出了应用了电机控制装置的电机驱动系统的总体配置。在本实施方案中，例示了控制三相AC电机的通电的电机控制装置。例如，该三相AC电机用作在车辆的电动助力转向装置中辅助驾驶者的转向的转向辅助电机。

本实施方案的电机控制装置10基本上由安装在衬底11上的电子部件构成。就是说，在图1中示出的部件中，电池BT、电机80和散热器20未被包括在电机控制装置10中。通常，电机控制装置10被实现为ECU。在图1中省略了检测电机80的旋转角的旋转角传感器。

电机控制装置10包括控制电路IC 40、驱动电路IC 50、组成作为“电力转换器”的逆变器60的多个开关元件61至66、多个温度检测器12、14、15、16、18等。图1中省略了通常被设置在电力输入单元中的电源继电器、线圈、电容器等。再者，本实施方案的电机控制装置10包括温度估计单元30。温度估计单元30可以例如被包括在控制电路IC 40中，或者被配置在与控制电路IC 40不同的IC中。

控制电路IC 40和驱动电路IC 50均以IC封装的形式安装在衬底11上。控制电路IC40具有电流控制单元41，电流控制单元41基于针对电机80的转矩指令来计算与通电有关的指令信号。通常，控制电路IC 40由微计算机构成。

驱动电路IC 50具有预驱动器51，预驱动器51基于电流控制单元41所计算的指令信号将驱动信号输出至逆变器60的多个开关元件61至66。例如，以定制ASIC的形式来使用驱动电路IC 50。

安装在衬底11上的六个开关元件61至66桥接至逆变器60。开关元件61、62、63是U相、V相和W相的高电势侧开关元件，并且开关元件64、65、66是U相、V相和W相的低电势侧开关元件。在本实施方案中，MOSFET用作开关元件61至66中的每个开关元件。在另一实施方案中，除了MOSFET之外，还可以使用场效应晶体管、IGBT等。

通过根据来自预驱动器51的驱动信号操作相应相的开关元件61至66，逆变器60将电池BT的DC电力转换为AC电力，并且将相电流Iu、Iv、Iw供给至相应的相线81、82、83。因此，电机80被驱动使得根据转矩指令来输出转矩。

在本实施方案中，检测相电流Iu、Iv、Iw的分流电阻器71、72、73设置在地与相应相的低电势侧开关元件64、65、66之间。分流电阻器71、72、73统称为电流检测器70。电流检测器70可以设置在从逆变器60至线81、82、83中的每个的电流通道中。再者，包括固定坐标系的相电流Iu、Iv、Iw和旋转坐标系的d-q轴电流Id、Iq并且在电机80中流动的电流统称为“电机电流Im”。

与通过逆变器60的开关操作对电机80通电相关联，具体地在衬底11上的电力电流通道和开关元件61至66中产生热。所产生的热传输通过衬底11，还增加了控制电路IC 40和驱动电路IC 50的温度。当发热变得过量时，包括开关元件61至66的电子元件可能发生故障。因此，衬底11被安装使得将在通电时所产生的热散发至诸如铝壳体的散热器20。例如，衬底11的地通道被安装使得其与散热器20接触。

再者，多个温度检测器12、14、15、16、18设置在衬底11的相应部分中。温度检测器12、14、15、16、18是通常的热敏电阻器。

图1示出了在五个位置的温度检测器。然而，温度检测器不一定不变地设置在五个位置，并且仅必须设置这五个位置中的至少两个位置。将依次描述在五个位置的温度检测器12、14、15、16、18功能和安装形式。

温度检测器12检测散热器20的温度Ths。在图1的示例中，温度检测器12安装在衬底11上与散热器20接触的地通道部分中。

温度检测器14检测控制电路IC 40的温度Tcon。温度检测器15检测驱动电路IC 50的温度Tdr。如图2A所示，以驱动电路IC 50作为代表性的示例，温度检测器15可以在驱动电路IC 50的引线单元59附近安装在衬底11上。再者，如图2B所示，在温度检测器15设置在IC封装内时，可以防止温度检测器15在弯曲应力施加至衬底11时以及在一些其他时间落下。因此，优选地将温度检测器14和温度检测器15设置在IC封装内。

温度检测器16检测开关元件61至66中的每个的温度Tsw。在假设各个相的上臂和下臂在开关发热方面相等时，温度检测器16例如安装在任何代表性的开关元件附近。例如，以已经被模块化并且嵌入IC封装的多个开关元件61至66的形式，类似于控制电路IC 40和驱动电路IC 50，优选地将温度检测器16设置在IC封装内。再者，以开关元件内有热敏二极管的形式，该热敏二极管可以用作温度检测器。

温度检测器18检测电机80的温度Tm。在图1的示例中，温度检测器18安装在衬底11上的电流通道附近，该电流通道连接至相线81、82、83中的每个。

基于两个温度检测器的检测温度，温度估计单元30估计选自散热器20、控制电路IC 40、驱动电路IC 50、开关元件61至66和电机80的一个或更多个“评估位置”的温度Tx。评估位置的温度Tx根据与发热单元的距离的差别或通电时的热辐射特性的差别、从通电停止起所流逝的时间等而变化。图1例示了估计作为一个评估位置的电机80的温度的情形。

在下文中，用于温度估计的两个温度检测器将被称为“第一温度检测器”和“第二温度检测器”。再者，第一温度检测器的检测温度将被称为“第一检测温度Ts1”，以及第二温度检测器的检测温度将被称为“第二检测温度Ts2”。本文基本上优选地采取较低的温度作为第一检测温度Ts1。图1例示了作为第一检测温度Ts1的散热器20的温度Ths。

例如，如图1中的实线所示，第一检测器12检测到的散热器20的温度Ths作为第一检测温度Ts1被输入温度估计单元30中。再者，第二温度检测器16检测到的开关元件61至66中的每个的温度Tsw作为第二检测温度Ts2被输入温度估计单元30中。在另一示例中，如双点划线所示，温度检测器14、15或18检测到的控制电路IC 40、驱动电路IC 50或电机80的温度Tcon、Tdr或Tm可以作为第一检测温度Ts1或者第二检测温度Ts2被输入温度估计单元30中。

在设置有三个或更多个温度检测器的配置中，以下温度估计通过三个或更多个温度检测器中的两个温度检测器的组合被实现为一个处理。例如，可以通过多个组合模式来计算多个估计温度。再者，可以通过按照需要选择最佳的组合模式来实现温度估计。此外，除了用于本实施方案的温度估计的两个温度检测器以外的温度检测器可以用于另外的预期目的。

温度估计单元30中的增加温度估计单元31基于电机电流Im的积分值来估计在评估位置处与通电相关联的增加温度ΔTi。基于焦耳热的公式(1)来估计增加温度ΔTi。在这里，Q表示焦耳热[J]，R表示电阻[Ω]，Im表示电流[A]以及t表示时间[s]。

Q＝R×Im²×t···(1)

基于这些信息，温度估计单元30估计作为评估位置的电机80的温度，并且将估计温度Tx_est输出至电流控制单元41。

接下来，将参照图3来描述电机控制装置10的总体控制配置。

电流控制单元41具有电流指令值计算单元42、电流限制值计算单元43、电流指令值限制单元45、减法器46、控制器47等。在附图和说明中省略了关于矢量控制的坐标转换的已知配置。例如，根据通常的技术知识，被描述为“电流指令值I*”的值被解释为在矢量控制中表示d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*。

电流指令值计算单元42基于转矩指令trq*来计算电流指令值I*，转矩指令trq*是“针对电机80的输出指令”。

电流限制值计算单元43基于由温度估计单元30所估计的评估位置的估计温度Tx_est，计算关于电流指令值I*的电流限制值I_LIM。例如，使用如图4所示的图，该图详细说明了估计温度Tx_est和电流限制值I_LIM之间的关系。

在图4的图中，在从低温侧温度α至高温侧温度β的范围中，估计温度Tx_est越高，电流限制值I_LIM被设定得越低。当估计温度Tx_est不高于温度α时，设定针对低温度的电流限制值I_{LIM_}L。当估计温度Tx_est不低于温度β时，设定针对高温度的电流限制值I_{LIM_}H。针对高温度的电流限制值I_{LIM_}H被例如设定为相对于针对低温度的电流限制值I_{LIM_}L的约30％。

根据该图，当评估位置的估计温度Tx_est不高于温度α时，确定不影响元件的热阻，并且在不限制电流指令值I*的情况下尽可能提高电机80的输出。另一方面，当评估位置的估计温度Tx_est超过温度α时，确定具有影响元件的热阻的可能性，并且电流指令值I*被限制为低以防止元件的故障。然而，当电流限制值I_LIM被降低至0附近时，电机80的驱动基本上停止。在本实施方案中，即使在低输出的情况下，也优先继续电机80的驱动，并且当评估位置的估计温度Tx_est不低于温度β时，设定最小的必需电流限制值I_{LIM_}H。

电流指令值限制单元45使用电流限制值I_LIM来限制电流指令值I*，并且输出限制之后的电流指令值I*＊。就是说，当在图5的图中电流指令值I*是正的时，在电流指令值I*不大于电流限制值+I_LIM的范围中，设定“I*＊＝I*”。再者，在电流指令值I*超过电流限制值+I_LIM的范围中，设定“I*＊＝+I_LIM”。

再者，例如在电机80用作电动助力转向装置的转向辅助电机的情形下，根据对应于转向方向的电机80的旋转方向，相等地供给在正方向和负方向上的电流。在这种情形下，在负区域中的电流限制图被指定为与在正区域中的图关于原点是点对称的。

减法器46计算电流检测器70所检测到的电机电流Im与限制之后的电流指令值I*＊之间的电流偏差ΔI。控制器47通过PI控制计算等来计算指令信号(通常是电压指令信号等)，使得电流偏差ΔI收敛至0。电流控制单元41以这种方式所计算的指令信号被输出至预驱动器51。

然后，将参照图6描述温度估计单元30的详细配置。具体地，本实施方案的温度估计单元30特征在于：在电流控制单元41在操作之后停止、然后重新启动的过程中，温度估计单元30的温度估计。“在操作中的电流控制单元41”具体地对应于在操作中的微计算机。再者，电流控制单元41的操作停止意味着针对电机80的电流供给停止。因此，一旦停止针对电机80的电流供给然后重新启动电流供给，则可以重新启动上述过程。作为温度估计单元30的最终输出值的“Tx_est”表示在重新启动时评估位置的估计温度。

本实施方案的温度估计单元30的目的是：即使在电流控制单元41的停止时段期间环境温度发生变化的情况下，也适当地估计在重新启动时的评估位置的温度，而不受环境温度的影响。作为用于实现该目的的配置，温度估计单元30包括增加温度估计单元31，停止时间温度存储单元32，减法器33、34、35，增益计算器36，乘法器37，加法器38等。

如上所述，温度估计单元30重复地获取第一检测温度Ts1、第二检测温度Ts2和电机电流Im。然后，增加温度估计单元31基于电机电流Im的积分值来估计在评估位置处与通电相关联的增加温度ΔTi。在电流控制单元41的操作期间，根据电机电流Im的变化，重复地更新基于增加温度ΔTi所估计的评估位置的估计温度Tx。

当电流控制单元41的操作停止时，停止时间温度存储单元32存储停止时的第一检测温度Ts1o、第二检测温度Ts2o和评估位置的估计温度Txo。减法器33计算在停止时第一检测温度Ts1o与第二检测温度Ts2o之间的温度差ΔTso。减法器34计算在停止时第一检测温度Ts1o与评估位置的估计温度Txo之间的温度差ΔTxo。

减法器35计算随时间变化的、第一检测温度Ts1与第二检测温度Ts2之间的温度差ΔTs。具体地，在该温度估计中，计算在电流控制单元41重新启动时所获取的温度差ΔTs在技术上是有意义的。

增益计算器36计算在停止时第一检测温度Ts1与第二检测温度Ts2之间的温度差ΔTso与重新启动时的温度差ΔTs的比作为估计的增益K。估计的增益K由公式(2)表示：

K＝ΔTs/ΔTso＝(Ts2-Ts1)/(Ts2o-Ts1o)···(2)

因为在停止时段期间温度差ΔTs逐渐地收敛，所以K是小于1的值。

在本实施方案中，假设在停止时段期间，“第一检测温度Ts1与第二检测温度Ts2之间的温度差ΔTs”与“第一检测温度Ts1与评估位置的估计温度Tx之间的温度差ΔTx”是彼此成比例的，而与环境温度无关。然后，在乘法器37中，将“在停止时第一检测温度Ts1o与评估位置的估计温度Txo之间的温度差ΔTxo”乘以估计的增益K，以计算“在重新启动时第一检测温度Ts1与在非通电状态下的评估位置的估计温度之间的温度差ΔTx”。该温度差ΔTx由公式(3)表示：

ΔTx＝K×ΔTxo＝K×(Txo-Ts1o)···(3)

然而，在重新启动时，电流开始在评估位置的附近流动，因此需要加上与通电相关联的增加温度ΔTi。在加法器38中，温度差ΔTx和增加温度ΔTi与作为参考温度的第一检测温度Ts1相加，以计算在重新启动时评估位置的估计温度Tx_est。第一实施方案的估计温度Tx_est由公式(4)表示：

Tx_est＝Ts1+ΔTx+ΔTi···(4)

在如此描述的计算在重新启动时的评估位置的估计温度Tx_est之后，温度估计单元30连续地估计在重新启动之后的评估位置的温度Tx。

然后，将在与比较示例相比较的同时描述第一实施方案的功能效果。

首先，将参照图9和图10来描述比较示例的配置和功能。该比较示例使用一个温度检测器来估计评估位置的温度。在比较示例的附图中，使用在第一实施方案的附图中的符号Im、ΔTi、Txo和Tx_est。再者，一个温度检测器的检测温度被表示为“Ts”，并且在停止时的检测温度被表示为“Tso”。比较示例特有的减小温度被表示为在“Ts”或“Tx”之后附有“_dn”。

如图9所示，比较示例的温度估计单元90包括增加温度估计单元31、停止时间温度存储单元92、减法器95、乘法器97、加法器-减法器98等。添加有与第一实施方案相同的附图标记的增加温度估计单元31具有基本上相同的配置，因此将省略其描述。在电流控制单元41的操作停止时，停止时间温度存储单元92存储在停止时的检测温度Tso以及评估位置的估计温度Txo。评估位置的估计温度Txo是根据基于在操作期间的电机电流Im的积分值的增加温度ΔTi所估计的温度。

如图10所示，在停止时评估位置的估计温度Txo高于检测温度Tso。在电流供给停止后，在温度检测器的检测位置和评估位置处的真实温度分别如实线和双点划线所示那样变化。在环境温度保持不变的情形下，在检测位置和评估位置处的真实温度因为自然冷却而逐渐地减小。

在比较示例中，假设在从操作停止起流逝相同的时间段之后，在检测位置和评估位置处的减小温度是彼此成比例的。然后，例如，注意在“重新启动A”时检测温度的减小温度Ts_dn_A与评估位置的估计温度的减小温度Tx_dn_A之间的关系。

注意，下标“A”表示在“重新启动A”时的值，以区别于后面描述的在“重新启动B”时的值。将基本上使用不包括下标A、B的符号来给出公式的描述。

返回图9，在重新启动时，减法器95从停止时的检测温度Tso减去重新启动时的检测温度Ts，以计算检测温度的减小温度Ts_dn。乘法器97将检测温度的减小温度Ts_dn乘以预先确定的比例系数Kc，以计算评估位置的估计温度的减小温度Tx_dn。比例系数Kc是根据实验值等在先设定的。评估位置的估计温度的减小温度Tx_dn由公式(5)表示：

Tx_dn＝Kc×Ts_dn＝Kc×(Tso-Ts)···(5)

在加法器-减法器98中，从停止时的评估位置的估计温度Txo减去评估位置的估计温度的减小温度Tx_dn，并且进一步加上在重新启动时由于通电而引起的增加温度ΔTi，以计算在重新启动时评估位置的估计温度Tx_est。就是说，比较示例的估计温度Tx_est由公式(6)表示：

Tx_est＝Txo-Tx_dn+ΔTi···(6)

在图10中，认为“增加温度ΔTi≈0”。在重新启动A时，即使通过比较示例的计算方法，也能够几乎正确地估计评估位置的估计温度Tx_est_A。

另一方面，“重新启动B”是下述情形：检测位置的温度和评估位置的温度两者均减小至等于环境温度T_env的温度，并且此后与环境温度T_env的增加相关联地再次增加。此时，检测温度Ts_B和评估位置的真实温度Tx_B几乎是相同的温度。

在这种情况下，检测温度的减小温度Ts_dn_B是小了与环境温度的增加ΔT_env对应的量的值。出于该原因，通过与在重新启动A时的公式相同的公式(5)所获得的评估位置的估计温度的减小温度Tx_dn_B被计算为过小，并且与真实值不一致。因此，通过公式(6)计算的估计温度Tx_est_B也是错误值。

因此，在通过比较示例基于估计温度Tx_est_B来计算电流限制值I_LIM时，电机80的通电被控制在没有反映评估位置的真实温度Tx_B的状态。在图10的重新启动B时，评估位置的估计温度Tx_est_B被估计为高于实际值，从而导致电流指令值I*被过度地限制，引起电机80的输出性能无意义地恶化。另一方面，在停止时段期间环境温度T_env减小的情形下重新启动时，评估位置的估计温度Tx_est_B被估计为低于实际值，从而导致电流指令值I*未被充分限制，并且元件可能超过热阻限制，发生故障。

简而言之，比较示例的温度估计单元90对重新启动时的温度估计是基于在停止时段期间环境温度T_env是稳定的假设而实现的，而在环境温度T_env变化时不能执行正确的估计。

相反，在第一实施方案的温度估计单元30的温度估计中，即使当在停止时段期间环境温度T_env变化时，也能够正确地估计在重新启动时评估位置的温度Tx。

然后，将参照图7来描述第一实施方案的温度估计。在比较示例中，基于从停止时的评估位置的温度Txo起减小的温度，由一个温度检测器来估计在重新启动时评估位置的温度Tx。相反，在第一实施方案中，由两个温度检测器基于与作为参考的第一检测温度Ts1的温度差来估计在重新启动时评估位置的温度Tx。

图7示出了在与比较示例的图10类似的情形下，在“重新启动A”时和在“重新启动B”时的温度估计的具体示例。

在停止时，评估位置的估计温度Txo是最高的，第二检测温度Ts2o处于中间，并且第一检测温度Ts1o是最低的。图6的减法器33、34计算在停止时“第一检测温度Ts1o和第二检测温度Ts2o之间的温度差ΔTso”以及在停止时“第一检测温度Ts1o和评估位置的估计温度Txo之间的温度差ΔTxo”。

在电流供给停止之后，在第一温度检测器和第二温度检测器的检测位置以及评估位置处的真实温度分别地如实线、虚线和双点划线所示逐渐地减小。

在“重新启动A”时，“在停止时第一检测温度Ts1o和第二检测温度Ts2o之间的温度差ΔTso”与“在重新启动A时第一检测温度Ts1_A和第二检测温度Ts2_A之间的温度差ΔTs_A”的比通过公式(2)被计算为估计的增益K_A。

再者，通过公式(3)，“在停止时第一检测温度Ts1o和评估位置的估计温度Txo之间的温度差ΔTxo”乘以估计的增益K_A，以计算“在重新启动A时第一检测温度Ts1和非通电状态的评估位置的估计温度之间的温度差ΔTx_A”。

类似于图10，在图8中也认为“增加温度ΔTi≈0”。然后，通过公式(4)，在重新启动A时将温度差ΔTx_A与第一检测温度Ts1_A相加，从而实现对在重新启动A时评估位置的温度Tx_est_A的正确估计。

在重新启动B时，第一检测温度Ts1_B、第二检测温度Ts2_B和评估位置的真实温度Tx_B几乎是相同的温度。因为第一检测温度Ts1_B和第二检测温度Ts2_B之间的温度差ΔTs_B是0，所以通过公式(2)计算的估计的增益K_B是0。通过公式(3)乘以估计的增益K_B所计算的温度差ΔTx_B也是0。

相应地，可以使通过公式(4)计算的在重新启动B时评估位置的估计温度Tx_est_B等于在重新启动B时的第一检测温度Ts1_B。因此，在第一实施方案中，可以正确地估计在重新启动B时评估位置的温度Tx_est_B，而不受环境温度T_env变化的影响。

因此，通过基于第一实施方案的估计温度Tx_est_B来计算电流限制值I_LIM，可能适当地防止元件的故障，并且控制电机80的通电，同时保持电机80的输出尽可能高。

例如，与用于稳定旋转的电机相比，需要电动助力转向装置的转向辅助电机迅速地输出大的转矩。再者，电机控制装置10要被安装的位置通常是在空间和不利于热辐射方面严格受限的环境。此外，因为需要高可靠性，所以实现对元件故障的适当防止和保持尽可能高的电机80的输出特别重要。因此，可以通过本实施方案的电机控制装置10高效地发挥正确地估计在重新启动时评估位置的温度Tx的作用，而不受环境温度T_env变化的影响。

再者，如上所述，检测散热器20的温度Ths的温度检测器12优选地用作第一温度检测器，其中散热器20的温度Ths是最低的并且稳定的温度。因此，可能使用作估计的参考的第一检测温度Ts1相对地稳定。

此外，假设如下配置：其设置有检测控制电路IC 40、驱动电路IC 50、或者嵌入IC封装中的开关元件61至66中的每个的温度的温度检测器14、15或16。在该配置中，温度检测器14、15、16中的每个优选地设置在IC封装内而不是被设置在衬底11上的IC引线附近。因此，可能防止温度检测器14、15、16在弯曲应力施加至衬底11时或者在一些其他时间落下。因此提高了可靠性。

(第二实施方案)

将参照图1至图8来描述第二实施方案的电机控制装置。第二实施方案估计多个评估位置的温度。温度估计单元30包括估计三个评估位置(1)、(2)、(3)的温度的温度估计单元301、302、303。电流控制单元41还包括在图3的电流限制值计算单元43和电流指令值限制单元45之间的MIN选择单元44。

温度估计单元301、302、303通常获取第一检测温度Ts1、第二检测温度Ts2和电机电流Im。再者，温度估计单元301、302、303通常存储停止时的第一检测温度Ts1o和第二检测温度Ts2o，并且分别地存储在停止时相应的评估位置的温度Txo1、Txo2、Txo3。基于这些信息，温度估计单元301、302、303通过与第一实施方案中的计算类似的计算来估计在电流控制单元41重新启动时各个评估位置(1)、(2)、(3)的温度Tx_est1、Tx_est2、Tx_est3。

电流控制单元41的电流限制值计算单元43包括分别对应于温度估计单元301、302、303的电流限制值计算单元431、432、433。电流限制值计算单元431、432、433通过图等来设定对应于估计温度Tx_est1、Tx_est2、Tx_est3的电流限制值I_LIM1、I_LIM2、I_LIM3，并且将它们输出至MIN选择单元44。此时，针对每个评估位置可以使用不同的图。

MIN选择单元44从电流限制值I_LIM1、I_LIM2、I_LIM3中选择最小值I_LIM_MIN，并且将最小值I_LIM_MIN输出至电流指令值限制单元45。电流指令值限制单元45通过电流限制值的最小值I_LIM_MIN来限制电流指令值I*。

如此所描述的，在第二实施方案中，基于多个评估位置的估计温度来限制电流指令值I*，因此电机驱动系统的每部分的温度信息可以全部被反映至与通电相关联的发热的抑制。再者，从优先故障安全的观点来看，通过电流限制值的最小值I_LIM_MIN来限制电流指令值I*，因此可能防止由于发热而引起的元件的故障。

(其他实施方案)

(I)在图1中，检测散热器20的温度Ths的温度检测器12安装在衬底11上与散热器20接触的地通道部分中。再者，检测电机80的温度Tm的温度检测器18安装在衬底11上与相线81、82、83中的每个连接的电流通道附近。本公开不限于这样的配置，并且温度检测器12、18可以布置在远离衬底11的位置，并且可以经由信号线等将检测温度Ths、Tm传输至温度估计单元30。

(II)图1示出了通过作为“电力转换器”的逆变器来驱动三相AC电机的系统。除此之外，本公开的电机控制装置可以应用于驱动四相或者更多相的AC电机的系统。再者，该电机控制装置可以应用于使用作为“电力转换器”的H桥来驱动DC电机的系统。

(III)认为下述配置具有在电机被选作评估位置时、衬底上的检测温度与电机的估计温度之间的相关性高的倾向：作为电机和电机控制装置的物理布置，电机和电机控制装置如同所谓的机电集成系统或联合系统一样被相邻地布置。然而，即使在电机和电机控制装置通过线缆连接的机电分离系统中，当衬底上的检测温度与电机的估计温度之间存在一定程度的相关性时，通过以上实施方案来估计电机的温度也是有效的。

(IV)第二温度检测器理想地检测下述区域的温度：该区域具有比第一温度检测器的检测位置的热容更小并且其他温度估计单元(每个均可以是评估位置)的热容更大的热容。例如，第一温度检测器可以检测具有最大的热容的散热器20的温度，并且第二温度检测器可以检测具有第二大的热容的电机80的温度。因为具有比其他温度估计区域的热容更大的热容的区域冷却更慢，因此当其他区域中的一个区域在根据以上实施方案的温度估计中作为评估位置时，评估位置的温度也不会被估计低。

(V)电流控制单元不受限于根据评估位置的估计温度来可变地设定电流限制值的配置。当评估位置的估计温度超过预先确定的值时，根据电机系统的属性，可以停止系统的操作或者可以执行通过冷却风扇等的强制冷却。

(VI)用于估计增加温度的电流值不限于电流检测器获得的检测值，而是可以使用估计值。例如，可以基于通过电机的转矩和旋转数目所计算的逆变器输入电压和逆变器电力来估计在逆变器中流动的电流。

虽然参照其实施方案描述了本公开，但是应当理解本公开不限于这些实施方案和构造。本公开旨在覆盖各种修改和等效的布置。此外，包括更多元件、包括更少元件或者仅包括一个元件的各种组合和配置、其他的组合和配置也在本公开的精神和范围内。

Claims

1.一种用于控制电机(80)的通电的电机控制装置，所述电机控制装置包括：

衬底(11)，其布置在散热器(20)上，以散发在通电时产生的热；

多个开关元件(61至66)，其布置在所述衬底上并且提供电力转换器(60)，所述电力转换器(60)向所述电机供给电力；

驱动电路IC(50)，其布置在所述衬底上并且具有预驱动器(51)，所述预驱动器(51)将驱动信号输出至所述多个开关元件；

控制电路IC(40)，其布置在所述衬底上并且具有电流控制单元(41)，所述电流控制单元(41)基于针对所述电机的输出指令来计算针对所述预驱动器的指令信号；

第一温度检测器和第二温度检测器(12、14、15、16、18)，其检测在所述散热器、所述控制电路IC、所述驱动电路IC、所述开关元件和所述电机中的两个位置处的温度；以及

温度估计单元(30)，其基于流经所述电机的电流(Im)、所述第一温度检测器检测到的第一检测温度(Ts1)以及所述第二温度检测器检测到的第二检测温度(Ts2)，估计选自所述散热器、所述控制电路IC、所述驱动电路IC、所述开关元件和所述电机的一个或更多个评估位置的温度(Tx)，其中：

在所述电流控制单元在操作之后停止并且在停止之后重新启动的过程中，所述温度估计单元执行下述操作：

存储在所述电流控制单元停止时所述一个或更多个评估位置的估计温度(Txo)、所述第一检测温度(Ts1o)和所述第二检测温度(Ts2o)；

计算在停止时所述第一检测温度和所述第二检测温度之间的温度差(ΔTso)与重新启动时所述第一检测温度和所述第二检测温度之间的温度差(ΔTs)的比，作为估计的增益(K)；以及

基于通过将在停止时所述第一检测温度和所述一个或更多个评估位置的估计温度之间的温度差(ΔTxo)乘以所述估计的增益所获得的温度差(ΔTx)、以及根据流经所述电机的电流的积分值所计算的增加温度(ΔTi)，估计在重新启动时所述一个或更多个评估位置的温度。

2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其中：

所述第一温度检测器和所述第二温度检测器中的至少一个检测所述控制电路IC、所述驱动电路IC或者嵌入IC封装中的所述开关元件的温度；以及

所述第一温度检测器和所述第二温度检测器中的所述至少一个布置在所述IC封装中。

3.根据权利要求1所述的电机控制装置，其中：

所述第一温度检测器(12)检测所述散热器的温度。

4.根据权利要求3所述的电机控制装置，其中：

检测所述散热器的温度的所述第一温度检测器布置在所述衬底上，所述衬底与所述散热器相接触。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机控制装置，其中：

在预先确定的温度范围中，所述一个或更多个评估位置的估计温度越高，则所述电流控制单元将关于电流指令值的电流限制值设定得越低。

6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其中：

所述温度估计单元估计多个评估位置的温度；以及

所述电流控制单元使用针对多个估计温度中的每个所设定的多个电流限制值中的最小值来限制所述电流指令值。