JP2000032602A - モータ温度制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気自動車等に利用される電気モータのモー
タ温度の上昇を抑制する。 【解決手段】 電気モータのコイル温度の上昇を観察
し、所定の温度を超えた場合にはモータの出力を制限し
始め、モータの温度の上昇を抑制する。特に、力行制御
が行われている場合と、回生制御とが行われている場合
においてモータ出力の制限が開始される温度を異ならせ
ている。回生制御でモータ出力の制限が開始される温度
を力行制御の温度より低くすることにより、回生制御時
のモータの発熱をより効果的に抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモータの制御に関す
る。特に、電気自動車等に用いられるモータの過熱を防
止するために、モータコイル温度に基づきモータの出力
を制限するモータ温度制御装置及びモータ温度制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気モータを用いた電気自動車
や、他の原動機と組みあわせたハイブリッド型の電気自
動車等が広く提案され、また利用されている。

【０００３】さて、このような電気自動車等は、連続し
て長時間登坂走行を行うとモータが過負荷運転状態とな
り、モータが過熱し焼損する等のおそれがある。そのた
め、一般的な電気自動車等では、モータの温度や電子部
品の温度を検出し、その温度が所定温度以上に達した場
合に過負荷運転状態であると判断し、モータへ供給する
電力を停止するようなモータ制御が利用されているもの
もあった。

【０００４】従来の技術１ しかし、急激に電力の供給を停止したのでは使い勝手が
悪化するため、モータの出力を急激に０にするのではな
く、モータの温度に従ってモータの出力を滑らかに減少
させる制御方法が、例えば特開平３−１９８６０１号公
報に記載されている。

【０００５】同号公報に記載されている制御方法によれ
ば、基準値（基準となる温度を表す）と、この基準値よ
り高い温度を表す限界値（モータの動作限界となる温度
を表す）との２つの値を用いて、モータ制御を行ってい
る。そして、モータの温度センサの信号値（温度）が、
基準値より大きく（基準となる温度より高い温度であ
り）、かつ、限界値より小さい（限界となる温度より低
い温度である）場合に、その温度範囲内で滑らかにモー
タ出力を制限したのである。

【０００６】具体的にモータ出力が制限される割合は、
以下の式で表される。

【０００７】

【数１】 １−｛（信号値−基準値）／（限界値−基準値）｝ この式から明らかなように、信号値が基準値と同一の値
である場合、すなわちモータ温度が基準となる値の時に
は、上記式の値は「１」であり、モータ出力は何ら制限
されない。そして、信号値が基準値から大きくなればな
るほど、上記式の値は小さくなり、信号値が限界値と同
一の値になった場合、すなわちモータ温度が限界値で表
される温度となった時には、上記式の値は「０」とな
り、モータ出力は完全に「０」になる。

【０００８】すなわち、同号公報に記載されているモー
タ制御方法は、ある温度を基準として急激にモータ出力
を０にするのではなく、基準値で表される温度を超えて
から徐々にモータ出力を制限していき、モータ温度がさ
らに上昇して限界値で表される温度となったときにモー
タ出力が０になるように、モータに供給する電力を制御
したものである。

【０００９】なお、同号公報には、モータの出力を制限
するのに、デューティ比を調整して出力の調整を行うこ
とが示されている。

【００１０】従来の技術２ また、モータのコイルの温度を直接計測するのは困難で
あることから、実際には制御回路における電子素子の温
度を計測し、この値からモータのコイル温度を推定する
手法が従来から知られている。しかし、電子素子の温度
とモータのコイルの温度と関係は、外気温度によって左
右されるものである。従って、制御回路における電子素
子の温度と外気温度との双方から、モータのコイル温度
を推定し、この推定温度に基づきモータ制御を行う発明
が提案されている。このような発明は例えば、特開平４
−４２７０５号公報に記載されている。

【００１１】従来の技術３ モータの異常過熱を防止する技術は、内燃機関と電気モ
ータを双方備えた電気自動車においても利用される。こ
のような内燃機関と電気モータとの組み合わせによれ
ば、加速時に内燃機関の出力を電気モータが補助し、減
速時には電気モータが発電制動動作を行い、回生電力を
出力する。そして、回生電力はバッテリーに回収され
る。このような電気自動車においても電気モータの異常
過熱を防止すべく、力行や回生の際に電気モータに入力
する電力、又は、電気モータが出力する電力を制限する
発明が提案されている。このような発明は例えば特開平
４−３２５８０４号公報に記載されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、電気自動
車の電気モータを制御する技術において、電気モータの
異常過熱を防止するためにモータ出力を制限することが
一般に行われている。また、このモータ出力の制限はモ
ータコイル温度によりその制限が実行されている場合が
多い。

【００１３】しかしながら、従来のこのようなモータ出
力の制限方法においては、力行制御であるか、回生制御
をしているかに関わりなく単にモータコイル温度にのみ
基づきモータ出力の制限が行われている。そのため、従
来の電気モータの異常過熱防止方法では、山岳路等の登
り下りの繰り返しが連続するような走行状態において、
電気モータの温度が異常に上昇してしまう事態が想定さ
れる。

【００１４】その結果、電気自動車が登昇が困難になる
事態も考えられた。このような事態が考えられるのは、
山岳路の登りにおいては電気モータを力行制御するため
電気モータに供給される電力も大きくなるとともに、下
りの場合においても電気モータの回生制御によっても電
気モータは発熱してしまうからである。従って、電気モ
ータは常に発熱状態となり異常過熱が発生し、モータの
出力が完全に０に制限されてしまい、走行が一時的に不
能となる事態も想定された。

【００１５】本発明は、かかる課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、力行制御が行われている場合と、
回生制御が行われている場合とでモータ出力の制限の仕
方を異ならせることにより、より効果的に電気モータの
発熱を防止する方法を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の本発明は、モータのモータコイルの温度を検
出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出した前
記モータコイルの温度に基づき前記モータの出力を制御
する制御手段と、を含み、前記制御手段は、前記モータ
を力行制御している場合に、前記モータコイルの温度が
所定の第２温度より高い時には、前記モータに供給する
電力を制限する第１制限手段と、前記モータを回生制御
している場合に、前記モータコイルの温度が所定の第１
温度より高い時には、前記モータが回生出力する電力を
制限する第２制限手段と、を含み、ここで、前記第２温
度は、前記第１温度より高い温度であることを特徴とす
るモータ温度制御装置である。

【００１７】このように、回生制御時には、力行制御時
より低い温度からモータ出力の制限が開始されるので、
モータの異常過熱を防止することができる。特に、回生
制御時にはモータ出力を制限しても、他の摩擦ブレーキ
等により制動をかけることができるためモータの運転動
作には大きな支障は生じない。

【００１８】第２の本発明は、前記モータは電気自動車
に利用されるモータであることを特徴とするモータ温度
制御装置である。

【００１９】電気自動車に利用される電気モータに本制
御装置を利用すれば、走行に大きな影響を及ぼさずに異
常過熱を防止可能である。

【００２０】第３の本発明は、前記モータはハイブリッ
ド型電気自動車に利用されるモータであることを特徴と
するモータ温度制御装置である。

【００２１】本発明は、単なる電気自動車ではなく、他
の原動機等と組み合わせたハイブリッド型の電気自動車
に利用しても、上記第２の本発明と同様の効果が生じ
る。

【００２２】以下、第４から第６の本発明は、上記第１
から第３までの本発明と実質的には同様の技術思想を有
する方法の発明であり、基本的には同様の作用・効果を
奏する。

【００２３】第４の本発明は、モータのモータコイルの
温度を検出する温度検出ステップと、前記温度検出手段
が検出した前記モータコイルの温度に基づき前記モータ
の出力を制御する制御ステップと、を含み、前記制御ス
テップは、前記モータを力行制御している場合に、前記
モータコイルの温度が所定の第２温度より高い時には、
前記モータに供給する電力を制限するステップと、前記
モータを回生制御している場合に、前記モータコイルの
温度が所定の第１温度より高い時には、前記モータが回
生出力する電力を制限するステップと、を含み、ここ
で、前記第２温度は、前記第１温度より高い温度である
ことを特徴とするモータ温度制御方法である。

【００２４】第５の本発明は、前記モータは電気自動車
に利用されるモータであることを特徴とするモータ温度
制御方法である。

【００２５】第６の本発明は、前記モータはハイブリッ
ド型電気自動車に利用されるモータであることを特徴と
するモータ温度制御方法である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。

【００２７】図１には、本実施の形態に係る電気自動車
の電気モータの制御装置の構成図が示されている。この
図に示されているように、制御装置１０は、モータ温度
検出部１２を有している。このモータ温度検出部１２
は、電気モータ１４が出力するモータコイル温度信号を
観察し、モータコイルの温度を計測するものである。こ
のモータコイル温度信号は、電気モータ１４から供給さ
れる信号であるが、例えば温度センサにより出力される
信号である。その他、電気モータ１４のコイルの両端電
圧及び電流からモータコイル温度を計算したり、また電
気モータ１４の動作状態からモータコイル温度を演算に
よって算出し、モータコイル温度信号を出力する構成も
好ましい。その他、従来から知られているモータコイル
の温度を表す信号を作成する種々の手法が利用可能であ
る。

【００２８】制御装置１０には、図１に示されているよ
うに力行制御部１６と、回生制御部１８とが備えられて
いる。もちろん、電気モータ１４の制御モードとしては
その他の制御モードも広く利用されるが、本実施の形態
においては説明を簡単にするために、力行制御部１６と
回生制御部１８についてのみ図１において示した。尚、
この制御装置１０内の力行制御部１６や回生制御部１８
は、ソフトウェアで実現することが好ましい。

【００２９】そして、電気モータ１４を力行制御する場
合には力行制御部１６が電気モータ１４に対する電力の
制御を行う。具体的に言えば、この力行制御部１６は電
気モータ１４のトルク制御を行っている。

【００３０】一方、電気モータ１４を回生制御する場合
には、回生制御部１８が電気モータ１４に対する電力を
制御する。この制御も、力行制御部１６と同様にトルク
制御で行われる。

【００３１】なお、モータ温度検出部１２が検出したモ
ータコイルの温度は、これら力行制御部１６及び回生制
御部１８に供給されており、それぞれの制御部はモータ
コイル温度に従って電気モータ１４の制御を行っている
のである。

【００３２】本実施の形態においても、従来の技術と同
様に、各制御部はモータコイルの温度が上昇した場合に
は、電気モータ１４の出力を制限する。このようにモー
タ出力を制限することにより、電気モータ１４の異常過
熱を防止している。

【００３３】本実施の形態において特徴的なことは、力
行制御部１６と、回生制御部１８とにおいて、モータ出
力の制限を開始する温度が異なることである。具体的に
は、力行制御部１６においては第２温度よりモータコイ
ル温度が上昇した場合に電気モータ１４出力の制限を開
始し、回生制御部１８は第２温度より低い第１温度より
モータコイル温度が上昇した場合に電気モータ１４のモ
ータ出力の制限を開始するのである。

【００３４】すなわち、本実施の形態によれば、電気モ
ータ１４を回生制御している場合には、力行制御が行わ
れている場合と比較してより低い温度からモータ出力の
制限を開始するのである。

【００３５】このように、電気モータ１４の回生時によ
り早くモータ出力を制限し始めることにより、電気モー
タ１４の異常過熱を防止することができる。

【００３６】回生制御時に、力行制御時より低い温度か
らモータ出力の制限を開始したのは、次の理由による。
すなわち、回生動作自体は制限しても電気自動車の走行
にはあまり支障はない。これは一般の摩擦ブレーキが自
動車等には備えられているからである。これに対し、力
行制御をしている場合にモータ出力の制限を行うと走行
が困難になってしまう。したがって、異常過熱を防止す
るために、力行制御時にモータ出力の制限を行うことに
は限界があるが、回生制御時にモータ出力の制限を行う
ことは比較的容易である。

【００３７】以上のような理由により、本発明において
は、回生制御時において、モータ出力の制限が開始され
るモータコイル温度を力行制御時より低く設定し、電気
モータ１４の異常過熱を防止している。したがって、本
実施の形態によれば、電気自動車の走行に大きな影響を
与えずにモータの発熱を防止することが可能である。

【００３８】次に、本実施の形態に係る制御装置１０の
動作をフローチャートに基づき説明する。図２には、図
１における制御装置１０の動作をあらわすフローチャー
トが示されている。

【００３９】まず、ステップＳ２−１においては、電気
モータ１４のモータコイルの温度の検出が行われる。こ
の検出は、モータ温度検出部１２によって行われる。

【００４０】次に、ステップＳ２−２において現在力行
制御モードか、もしくは回生制御モードであるのかが検
査される。なお、力行制御が行われている場合の動作モ
ードを力行制御モードと呼ぶ。また、回生制御が行われ
ている場合の動作モードを回生制御モードと呼ぶ。

【００４１】さて、この検査は、実際には図１における
力行制御部１６もしくは回生制御部１８のいずれが動作
しているかを検査することによって達成される。

【００４２】そして、このステップＳ２−２において力
行制御モードであった場合には、そのまま力行制御がス
テップＳ２−３で実行される。この力行制御は、上記力
行制御部１６で行われる。

【００４３】一方、ステップＳ２−２で回生制御モード
であった場合には、ステップＳ２−４においてそのまま
回生制御が行われる。この回生制御は、図１における回
生制御部１８において実行される。

【００４４】本実施の形態において特徴的なことは、力
行制御と回生制御における電気モータの出力の制限が開
始される温度が異なることである。以下、図３（ａ）及
び図３（ｂ）に基づき、力行制御と回生制御の説明を行
う。

【００４５】図３（ａ）には、力行制御が行われている
場合の、モータ出力温度制限マップが示されている。こ
のモータ出力温度制限マップは、横軸にモータコイル温
度、縦軸に出力制限率をとったグラフである。ここで、
出力制限率とは、外部からのモータ出力の指令値と、実
際に電気モータ１４に対して与えられる出力の指令値
（トルク指令値）との比をいう。具体的には、出力の制
限が全くない場合、すなわち外部指令値と実際の指令値
とが等しい場合に、出力制限率は１００％となる。ま
た、モータ出力が完全に制限されている場合、すなわち
外部からの指令値にかかわらす実際の指令値が常に０に
なる場合に、出力制限率は０％となる。

【００４６】図３（ａ）に示されているように、モータ
コイル温度が第１温度ｔ１未満の温度領域を、本文では
低温域と呼んでいる。この低温域においては電気モータ
１４の出力はなんら制限されない。また、図３（ａ）に
示されているように、第１の温度ｔ１以上第２の温度ｔ
２未満の温度領域を、本文では中温域と呼んでいる。図
３（ａ）に示されているように力行制御が行われている
場合にはこの低温域と中温域においては電気モータ１４
の出力はなんら制限されていない。

【００４７】これに対して、第２の温度ｔ２以上の高温
域においては、温度の上昇に比例して出力制限率が徐々
に低下していく。

【００４８】このように、本実施の形態においては、第
２の所定温度以上において電気モータの出力が制限され
始めるのである。

【００４９】一方、電気モータ１４の回生制御が行われ
ている場合のモータ出力温度制限マップが図３（ｂ）に
示されている。この図３（ｂ）に示されているマップ
も、図３（ａ）に示されているマップと同様に横軸はモ
ータコイル温度をあらわし、縦軸が出力制限率をあらわ
す。

【００５０】本実施の形態において特徴的なことは、回
生制御が行われている場合には、第２の温度ｔ２ではな
く、第１の温度ｔ１以上において電気モータ１４の出力
の制限が開始されることである。図３（ａ）と図３
（ｂ）のグラフを比較すれば理解できるように、力行制
御時と回生制御時におけるモータ出力の制限が開始され
る温度が異なっている。この結果、回生制御時において
力行制御時に比べてより低い温度からモータの出力（回
生出力電力）を制限することにより、モータの発熱をよ
り防止することができるものである。

【００５１】従って、本実施の形態によれば、山岳路等
の登りや下りの繰り返しの連続するような走行状態にお
いても、電気モータの温度の上昇をより小さくすること
ができ、電気モータの異常発熱を効果的に防止すること
ができる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、第１の本発明によれ
ば、力行制御時と、回生制御時における電力制限が開始
する温度を異ならせているため、電気モータの異常過熱
を効果的に防止することが可能となる。

【００５３】また、第２の本発明によれば、電気モータ
に、このモータ温度制御装置を利用すれば、モータの異
常過熱を防止することができるため、登昇が不可能とな
る場合を未然に防止することが可能である。

【００５４】また、第３の本発明によればハイブリッド
型電気自動車に上記モータ温度制御装置を利用したた
め、上記第２の本発明と同様の効果を奏する電気自動車
が得られる。

【００５５】また、第４〜第６の本発明は、上記第１〜
第３までの本発明と実質的に同一の方法の発明であり、
上記第１〜第３までの本発明と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の好適な実施の形態におけるモータの
制御装置の構成をあらわす構成ブロック図である。

【図２】 本実施の形態に係るモータの制御装置の動作
をあらわすフローチャートである。

【図３】 本実施の形態において力行制御及び回生制御
が行われている場合のモータ出力温度制限マップをあら
わすグラフである。

【符号の説明】

１０ 制御装置、１２ モータ温度検出部、１４ 電気
モータ、１６ 力行制御部、１８ 回生制御部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータのモータコイルの温度を検出する温
   度検出手段と、 前記温度検出手段が検出した前記モータコイルの温度に
   基づき前記モータの出力を制御する制御手段と、 を含み、 前記制御手段は、 前記モータを力行制御している場合に、前記モータコイ
   ルの温度が所定の第２温度より高い時には、前記モータ
   に供給する電力を制限する第１制限手段と、 前記モータを回生制御している場合に、前記モータコイ
   ルの温度が所定の第１温度より高い時には、前記モータ
   が回生出力する電力を制限する第２制限手段と、 を含み、ここで、前記第２温度は、前記第１温度より高
   い温度であることを特徴とするモータ温度制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のモータ温度制御装置におい
   て、 前記モータは電気自動車に利用されるモータであること
   を特徴とするモータ温度制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のモータ温度制御装置におい
   て、 前記モータはハイブリッド型電気自動車に利用されるモ
   ータであることを特徴とするモータ温度制御装置。
4. 【請求項４】モータのモータコイルの温度を検出する温
   度検出ステップと、 前記温度検出手段が検出した前記モータコイルの温度に
   基づき前記モータの出力を制御する制御ステップと、 を含み、 前記制御ステップは、 前記モータを力行制御している場合に、前記モータコイ
   ルの温度が所定の第２温度より高い時には、前記モータ
   に供給する電力を制限するステップと、 前記モータを回生制御している場合に、前記モータコイ
   ルの温度が所定の第１温度より高い時には、前記モータ
   が回生出力する電力を制限するステップと、 を含み、ここで、前記第２温度は、前記第１温度より高
   い温度であることを特徴とするモータ温度制御方法。
5. 【請求項５】請求項４記載のモータ温度制御方法におい
   て、 前記モータは電気自動車に利用されるモータであること
   を特徴とするモータ温度制御方法。
6. 【請求項６】請求項４記載のモータ温度制御方法におい
   て、 前記モータはハイブリッド型電気自動車に利用されるモ
   ータであることを特徴とするモータ温度制御方法。