JP2002315383A - 電動機用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電機子コイルやスイッチ回路の温度上昇を抑制
することができる電動機用制御装置を提供する。 【解決手段】電動機１の３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗ
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、これらの感温抵抗素子の並列回路の両端に
得た電圧信号Ｖt をコントローラ１３のＣＰＵに入力す
る。電圧信号Ｖtを換算して得た温度が設定温度を超え
たときに電動機の出力を制限する温度上昇抑制制御を行
う。電動機のロック時と定常運転時とで異なる電圧／温
度換算テーブルを用いることにより、定常運転時に３相
の電機子コイルの温度が同じように異常上昇した場合、
及び電動機のロック時に特定の相の電機子コイルの温度
のみが異常上昇した場合のいずれの場合にも保護動作を
行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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ＰＷ
Ｍ波形の電流とするようにスイッチ回路を制御するＰＷ
Ｍ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Ｃ
ＰＵ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〜Ｐ
ｗ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ｈ
ｗ，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〜１０
ｗ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ＭＯＳ
ＦＥＴ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〜Ｓ
ｚ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〜Ｈ
ｗ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Ｃ
ＰＵ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Ｒ
tu〜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〜Ｒ
tw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Ｃ
ＰＵ１３Ａ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Ｒ
ts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Ｃ
ＰＵ１３Ａ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ＣＰ
Ｕ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１
０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〜Ｌ
ｗ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１３
Ｃ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ｔ
2 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１
３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１
３Ｆ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Ｖt2
s 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、１３
Ｌ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ＰＷ
Ｍ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ｔ
3 （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Ｖ
t2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ＣＰ
Ｕ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，１３
Ｄ´…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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA08 PC06 PG04 PI16 PI29 PU11 PV09 PV23 PV24 QN03 RB21 RB22 TO05 TO30 TR01 TR04 TU12 TU20 TW10 TZ09 UI13 UI14 5H560 AA08 BB04 BB05 BB07 BB12 DA03 DB20 DC05 EB01 EC10 GG01 GG04 JJ06 JJ07 RR10 SS02 TT15 TT20 UA02 UA05 UA06 XA12 XA15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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Ｐ
   ＷＭ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。
6. 【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。
7. 【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Ｐ
   ＷＭ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。
8. 【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。