JP2012186917A - モータ制御装置及びモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コイルに相電流を流してモータを温める際に、同期モータにトルクを発生させず、回転子に加わる逆磁界を低減する。
【解決手段】モータ制御部４０は、モータの回転子磁束と平行なｄ軸磁界成分を発生させるｄ軸電流目標値の瞬時値に所定しきい値よりも正側の値で、かつ、所定期間におけるｄ軸電流目標値の平均値がゼロより正側となる値を設定し、回転子磁束と直交するｑ軸磁界成分を発生させるｑ軸電流目標値に回転子が回転しない値を設定する目標電流設定部４５と、ｄ軸電流目標値とｑ軸電流目標値に基づいて、モータの固定子のコイルに駆動電流を流す制御を行う駆動制御部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本明細書で論じられる実施態様は、低温時に減磁する特性をもつ永久磁石が設けられた回転子を有するモータの制御に関する。

モータの制御に関して以下の技術が知られている。温度検出器が検出する温度に基づいてモータジェネレータの永久磁石の温度を推定演算し、その温度が設定温度を下回って減磁する虞が生じた場合に、永久磁石の温度低下による保磁力の大きさの低減割合と同等以上の割合で指令電流を低減させる、モータの制御装置が知られている。

抵抗体を車載用モータに取り付け、抵抗体の発熱によって車載用モータひいては永久磁石モータの温度を高めることが知られている。

ロータの永久磁石の温度が予め定められたしきい温度を下回っていれば、直軸方向に沿って、その強度が時間的に変化する電流磁界を印加し、永久磁石が生じる磁束と直交方向に規定される横軸方向に電流磁界を印加しないことが提案されている。

特開２００４−１８７３３９号公報 特開２００８−４３０９４号公報

フェライト永久磁石は低温時に保磁力が低下する。このためフェライト永久磁石が設けられた回転子を有する同期モータの場合、低温下で高トルクを発生させるために大きな駆動電流を流すと永久磁石の減磁（不可逆減磁）が生じて、以後、常温（例えば２０℃）に戻しても磁束密度が元の大きさまで戻らず、所望のモータトルクが得られなくなることがある。

固定子コイルに相電流が流れる際に発生する熱を利用してモータを温め、その熱で回転子の永久磁石を温めることによって保磁力の低下を回避することができる。この場合、本来の駆動電流ではない加熱用の電流によってモータにトルクを発生させないことが望ましい。

また、加熱用の電流によって生じる磁界によって回転子に逆磁界が加わると永久磁石の減磁が助長される恐れがある。このため、加熱用の電流によって生じる逆磁界はゼロであるか、又は低減されることが望ましい。

実施態様に係る装置及び方法は、固定子コイルに相電流を流してモータを温める際に、同期モータにトルクを発生させず、回転子に加わる逆磁界を低減することを目的とする。

装置の一観点によれば、低温時に減磁する特性をもつ永久磁石が設けられた回転子を有するモータの制御を行うモータ制御装置が与えられる。モータ制御装置は、モータの回転子磁束と平行なｄ軸磁界成分を発生させるｄ軸電流目標値の瞬時値に、所定しきい値よりも正側の値で、かつ、所定期間におけるｄ軸電流目標値の平均値がゼロより正側となる値を設定し、回転子磁束と直交するｑ軸磁界成分を発生させるｑ軸電流目標値に回転子が回転しない値を設定する目標電流設定部と、ｄ軸電流目標値とｑ軸電流目標値に基づいて、モータの固定子のコイルに駆動電流を流す制御を行う駆動制御部と、を備える。

方法の一観点によれば、低温時に減磁する特性をもつ永久磁石が設けられた回転子を有するモータの回転子磁束と平行なｄ軸磁界成分を発生させるｄ軸電流目標値の瞬時値に、所定しきい値よりも正側の値で、かつ、所定期間におけるｄ軸電流目標値の平均値がゼロより正側となる値を設定し、回転子磁束と直交するｑ軸磁界成分を発生させるｑ軸電流目標値に回転子が回転しない値を設定し、ｄ軸電流目標値とｑ軸電流目標値に基づいて、モータの固定子のコイルに駆動電流を流すモータ制御方法が与えられる。

本件開示の装置又は方法によれば、固定子コイルに相電流を流してモータを温める際に、同期モータにトルクを発生させず、回転子に加わる逆磁界を低減することができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、回転座標系のｄ軸及びｑ軸と固定子磁束との関係の一例の説明図である。 電動油圧パワーステアリング装置の構成図である。 モータ制御部の構成図である。 モータ制御部の処理の第１例の説明図である。 昇温運転処理の第１例の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ｄ軸電流目標値の例を示す図である。 昇温運転処理の第２例の説明図である。 フェライト磁石の減磁曲線を示すグラフである。 （Ａ）及び（Ｂ）は、モータ制御部の処理の第２例及び第３例の説明図である。

以下、添付する図面を参照して実施例について説明する。図１の（Ａ）は、回転座標系のｄ軸及びｑ軸と、固定子コイルにより生じる固定子磁束との関係の説明図である。参照符号９０〜９２は同期モータの固定子コイルを示し、参照符号９３は回転子を示す。また、参照符号９４は固定子コイル９０〜９２に相電流が流れることより生じる固定子磁束を示し、参照符号９５は固定子磁束９４の回転方向を示す。

いま、回転子９３の回転子磁束の方向（すなわち、回転子９３のＳ極からＮ極へ向かう方向）と平行な方向の座標軸をｄ軸とし、回転子磁束の方向と同じ方向をｄ軸正方向とする。また、回転子磁束の方向と直交する方向の座標軸をｑ軸とする。なお、図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）における回転子９３及び固定子磁束９４の回転角は、電気角によって表されている。

同期モータに負荷が加えられている場合、図１の（Ａ）に示すように、固定子磁束９４の回転位置は、回転子磁束の回転位置よりも進むように制御される。固定子磁束９４の回転位置が回転子磁束の回転位置よりも進むことによって同期モータにトルクが発生する。

これに対して、実施例では、固定子コイルに相電流を流してモータを温める際に、ｄ軸方向の固定子磁束の瞬時値を所定しきい値よりも正側にするような相電流が固定子コイルに流される。例えば、正の直流成分を有するｄ軸方向の固定子磁束を生じさせる相電流が固定子コイルに流される。なお、以下の説明において磁束や電流について使用される用語「直流成分」とは、これら磁束や電流の時間平均値を意味する。また磁束や電流について使用される用語「交流成分」とは、これら磁束や電流の値から直流成分を差し引いた残り成分を意味する。

また実施例では、固定子コイルに相電流を流してモータを温める際に、ｑ軸方向の固定子磁束によって回転子が回転しない相電流が固定子コイルに流される。例えば、直流成分を有しないｑ軸方向の固定子磁束を生じさせる相電流、すなわち時間平均値がゼロであるｑ軸方向の固定子磁束を生じさせる相電流を固定子コイルに流す。例えば、ｑ軸方向の固定子磁束を生じさせない相電流が流されてもよい。

相電流が固定子コイルに流れることにより、銅損によるヒータ効果でモータが加熱される。その結果として、回転子に設けられた永久磁石も加熱されるため、低温下における保磁力の低下を回避することができる。なお、以下の説明において、モータを温めるための相電流を固定子コイルに流す動作を「昇温運転」と表記することがある。

さらに、ｄ軸方向の固定子磁束の瞬時値が所定しきい値よりも正側になるように制限されるため、大きな逆磁界が回転子磁石に印加されることが防止され、低温下で昇温運転を行っても不可逆減磁が生じにくくなる。また、ｑ軸方向の固定子磁束が回転子を回転させないため、同期モータが昇温運転中に不要なトルクを発生させることを防止する。

例えば、正の直流成分を有するｄ軸方向の固定子磁束を生じさせ、直流成分を有しないｑ軸方向の固定子磁束を生じさせる相電流が流された場合に生じる固定子磁束を、図１の（Ｂ）に示す。参照符号９６は、固定子磁束の直流成分を示す。固定子磁束の直流成分９６の回転角度は回転子磁束の回転位置と等しい。このため、同期モータによる定常的なトルクの発生を防止できる。

また、回転子９３には、回転子磁束と同じ方向のゼロでない直流成分を有する固定子磁界が加えられる。このため、回転子９３に設けられた永久磁石に加わる逆磁界が低減され、永久磁石が減磁されにくくなる。

以下、実施形態によるモータ制御装置及びモータ制御方法が、電動油圧パワーステアリング装置に適用される場合について説明する。但し、実施形態によるモータ制御装置及びモータ制御方法は、例えば電動パワーステアリング装置に適用されてもよい。また、実施形態によるモータ制御装置及びモータ制御方法は、パワーステアリング装置に使用されるモータだけでなく、様々なモータ、例えば、電気自動車等で車両を走行させるために用いているモータにも適用することが可能である。実施形態によるモータ制御装置及びモータ制御方法は、フェライト永久磁石が設けられた回転子を有する同期モータを使用する様々な装置に適用することが可能である。

図２は、電動油圧パワーステアリング装置の構成図である。参照符号４は、車両の前輪を示す。参照符号２、３、５及び６は、それぞれ前輪４の転舵機構のステアリングホイール、コラムシャフト、ラック及びピニオンを示す。また、参照符号２３〜２７及び３０は、それぞれ車速センサ、エンジン制御装置（ＥＦＩ−ＥＣＵ：Electric Fuel Injection - Electronic Control Unit）、警報出力部、車両の始動スイッチ（イグニッションスイッチ）、受信部及び電源を示す。

電動油圧パワーステアリング装置１は、制御部１０と、トルクセンサ２１と、舵角センサ２２と、モータ３１と、ポンプ３２と、パワーシリンダ３３と、位置センサ３５を備える。

トルクセンサ２１及び舵角センサ２２は、それぞれステアリングホイール２の操舵力及び操舵角を検出する。車速センサ２３は、車両の速度を検出する。また、エンジン制御装置２４は、車両に設けられたエンジンを制御する電子制御装置であって、エンジンの制御を行う際にエンジン回転数を検出する。

制御部１０は、トルクセンサ２１、舵角センサ２２、車速センサ２３及びエンジン制御装置２４によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度及びエンジン回転数にしたがって、モータ３１を駆動する。また、制御部１０には、エンジン制御装置２４から車両の始動スイッチ２６の状態も送られてくる。始動スイッチ２６は、例えば車両のエンジンを始動させるスイッチであってよい。ハイブリッド車や電気自動車、燃料電池車の場合には、始動スイッチ２６は車両に搭載された電気機器や電子機器を始動するスイッチであってよい。

受信部２７は、車両から離れた場所にいるユーザが遠隔操作器２８を操作した場合に到来する遠隔操作信号Ｓを受信する。受信部２７は、遠隔操作信号Ｓに応じて始動スイッチ２６をオンする。このような技術の一例として、リモートエンジンスタータがある。遠隔操作器２８は、例えば携帯電話や、携帯情報端末又は専用のコントローラであってよい。

モータ３１は、負荷としてのポンプ３２に動力を供給する三相同期モータ（直流ブラシレスモータ）である。例えばモータ３１は、フェライト永久磁石同期モータであってよい。ポンプ３２は、パワーシリンダ３３の油室に油圧を供給することによって、前輪４の転舵機構のラック５に、運転者の操舵力を補助する補助力を加える。

制御部１０は、モータ制御部４０と、インバータ５０と、プリドライバ５１を備える。モータ制御部４０は、トルクセンサ２１、舵角センサ２２、車速センサ２３及びエンジン制御装置２４によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度及びエンジン回転数にしたがって、モータ３１の制御信号を生成する。

位置センサ３５は、モータ３１の回転子の回転位置を検出する。位置センサ３５は、例えば同期モータの回転子の回転位置を検出するホールセンサやレゾルバであってよい。モータ３１の制御信号を生成する際、モータ制御部４０は、位置センサ３５の検出信号に従って、通電する相コイルを決定する。モータ制御部４０は、モータ３１の各相コイルへ流れる相電流、すなわち駆動電流を制御するスイッチング素子をオンオフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号を出力する。

プリドライバ５１は、モータ制御部４０から出力されるＰＷＭ制御信号を増幅してインバータ５０に供給する。インバータ５０は、電源３０からモータ３１の各相コイルへ流れる駆動電流を制御するスイッチング素子を有する。インバータ５０は、プリドライバ５１により増幅されたＰＷＭ制御信号に従ってスイッチング素子を駆動する。

インバータ５０には、インバータ内の温度を検出する温度センサ５２と、モータ３１の全相電流を検出する電流センサ５３が設けられる。モータ制御部４０は、温度センサ５２により検出される温度及び電流センサ５３により検出される電流値に応じて、電動油圧パワーステアリング装置１の異常の発生を検出する。モータ制御部４０は、異常を知らせる警報を、警報出力部２５を経由して運転者に出力する。警報出力部２５は、車両のメータでもよくナビゲーション装置でもよい。

モータ３１のいずれかの部位に、温度センサ３４が設けられていてよい。モータ制御部４０は、温度センサ３４の出力信号に基づいて、モータ３１について測定された温度の測定値であるモータ温度Ｔｍを決定する。モータ制御部４０は、モータ温度Ｔｍが所定の温度Ｔｔ１よりも低い場合にモータ３１の昇温運転を実施する。

続いて、図２に示すモータ制御部４０の構成及び動作について説明する。図３は、モータ制御部４０の構成図である。モータ制御部４０は、ポンプ流量指令部４１と、モータ回転数指令部４２と、回転子位置／回転数判定部４３と、減算部４４と、電流制御部４５と、座標変換部４６と、ＰＷＭ制御信号生成部４７と、故障判定部４８と、昇温制御部４９を備える。

ポンプ流量指令部４１は、トルクセンサ２１、舵角センサ２２及び車速センサ２３によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角及び車両速度にしたがって、ポンプ３２から吐出される作動油の流量の指令値を算出する。このポンプ流量指令部４１では、操舵力や操舵角によって検出するステアリングホイール２の操舵状態に基づいて流量の基本量を算出し、この算出した流量を車速に基づいて、車速が高くなるほど流量が小さくなるように補正することで、作動油の流量の指令値を算出する。

また、ポンプ流量指令部４１は、エンジン制御装置２４から送られてくるエンジン回転数から判断したエンジンの駆動状態に基づいて、ポンプ３２を駆動させることによる操舵補助制御の実施可否を判断する。詳細には、エンジンが駆動していない状態にあると判断したときには、ポンプ３２を駆動するための電力を供給する電源３０への充電を行う、図示しないオルタネータが発電を行っていない状態にあると判断し、電源３０の充電率の低下を防ぐために操舵補助制御を行わないようにする。なお、作動油の流量の指令値を生成する際に、ステアリングホイール２の操作状態を検出するためのセンサとしては、トルクセンサ２１と舵角センサ２２の一方のみを用いる構成でも良い。

モータ回転数指令部４２は、ポンプ流量指令部４１により算出される作動油の流量の指令値に従って、モータ３１のモータ回転数の指令値である回転数指令値を算出する。

回転子位置／回転数判定部４３は、位置センサ３５の出力信号に従って、モータ３１の回転子の回転位置と、モータ３１のモータ回転数を判定する。減算部４４は、回転数指令値と、回転子位置／回転数判定部４３により算出されたモータ３１の現在のモータ回転数との差分を算出する。

電流制御部４５は、モータ回転数の差分に応じて発生トルクを算出し、算出されたトルクを発生させるためのｄ軸電流目標値Ｉｄとｑ軸電流目標値Ｉｑを算出する。ｄ軸電流目標値Ｉｄは、算出されたトルクを生じる固定子磁界のｄ軸磁界成分を発生させるために固定子コイルに流す電流成分である。以下の説明では、ｄ軸電流目標値が正であるときに発生するｄ軸磁界成分の向きは、回転子磁束の向きと同一方向である。また、ｑ軸電流目標値Ｉｑは、算出されたトルクを生じる固定子磁界のｑ軸磁界成分を発生させるために固定子コイルに流す電流成分である。電流制御部４５は、目標電流設定部の一例である。

座標変換部４６は、モータ３１の回転子の回転位置に従って、ｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑを、相電流目標値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗへ変換する。相電流目標値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗは、モータ３１の各相の固定子コイルに流す電流の目標値である。

ＰＷＭ制御信号生成部４７は、相電流目標値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗに従って、インバータ５０内のスイッチング素子をオンオフさせるＰＷＭ制御信号を生成する。ＰＷＭ制御信号生成部４７は、インバータ５０内のスイッチング素子のオンオフを切り替えることにより、電源３０からモータ３１の各相コイルへ流れる相電流を制御する。座標変換部４６、ＰＷＭ制御信号生成部４７及びインバータ５０は、駆動制御部の一例である。

故障判定部４８は、温度センサ５２により検出される温度及び電流センサ５３により検出される電流値に応じて、電動油圧パワーステアリング装置１の異常の発生を検出する。また、故障判定部４８は、異常を知らせる警報を、警報出力部２５を経由して運転者に出力する。

以上のようにして、モータ制御部４０は、トルクセンサ２１、舵角センサ２２、車速センサ２３及びエンジン制御装置２４によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度及びエンジン回転数にしたがってモータ３１の回転を制御する。このようなモータ制御部４０によるモータ３１の制御動作を、以下の説明において「通常運転」と表記することがある。

昇温制御部４９は、モータ３１に設けられた温度センサ３４の出力信号に基づいて、モータ温度Ｔｍを決定する。昇温制御部４９は、モータ温度Ｔｍが所定の温度Ｔｔ１よりも低い場合、モータ３１の昇温運転の実行を指示する昇温指示信号を電流制御部４５へ出力する。

昇温指示信号を受信した場合、電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄの瞬時値として所定しきい値よりも正側の値、すなわち所定のしきい値よりも高い値を与える。例えば電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄに対し正の直流成分を与えてよい（すなわち、ｄ軸電流目標値Ｉｄの時間平均値を正にしてよい）。また、昇温指示信号を受信した場合、電流制御部４５は、ｑ軸磁界成分が回転子を回転させないにようにｑ軸電流目標値Ｉｑを決定する。例えば電流制御部４５は、ｑ軸電流目標値Ｉｑの直流成分をゼロにしてよい（すなわち、ｑ軸電流目標値Ｉｑの時間平均値をゼロにしてよい）。また例えば、電流制御部４５は、ｑ軸電流目標値Ｉｑをゼロにしてよい。なお、昇温運転時における電流制御部４５による、ｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑの設定例については、後述にさらに説明する。

その後、昇温制御部４９は、モータ温度Ｔｍが所定の温度Ｔｔ２よりも高くなった場合、昇温指示信号の出力を停止する。温度Ｔｔ２は温度Ｔｔ１と同じか、Ｔｔ１より高い値であってよい。昇温指示信号の出力が停止すると、電流制御部４５は通常運転を再開する。もしくは、モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ２よりも高くなった場合、モータ制御部４０は、昇温運転を停止させて通常運転の再開を指示する再開信号を電流制御部４５に指示する。

モータ制御部４０は、昇温運転中に、所定のメッセージを含む警報を、警報出力部２５を経由して運転者に出力する。所定のメッセージは、例えば低温のため操舵補助が出来ないことを知らせるメッセージであってよい。またメッセージは、例えば操舵補助が可能になるまでの待ち時間を知らせるメッセージであってよい。

本実施例の場合、昇温運転中にモータ３１がトルクを発生しないため、電動油圧パワーステアリング装置１は操舵補助を行わない。上記メッセージを出力することによって、操舵補助が出来ない状態での運転をやめることを運転者に促し、運転者が違和感又は不安を感じることを回避する。

続いて、モータ制御部４０によって行われる処理を説明する。図４は、モータ制御部４０の処理の第１例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＡＡ〜ＡＥの各オペレーションはステップであってもよい。なお、以下のオペレーションＡＡ〜ＡＥは、車両のエンジン又は動力用モータが始動した直後に実施されてよい。この場合、オペレーションＡＡ〜ＡＥをモータ３１の静止中に実施してよい。

オペレーションＡＡにおいて昇温制御部４９は、温度センサ３４の出力信号を取得する。オペレーションＡＢにおいて昇温制御部４９は、モータ温度Ｔｍを判定する。

オペレーションＡＣにおいて昇温制御部４９は、モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ１よりも低いか否かを判定する。モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ１よりも低い場合（オペレーションＡＣ：Ｙ）には、処理はオペレーションＡＤへ進む。モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ１よりも低くない場合（オペレーションＡＣ：Ｎ）には、処理はオペレーションＡＥへ進む。

オペレーションＡＤにおいて昇温制御部４９は、昇温指示信号を電流制御部４５へ出力する。この結果、以下に説明する昇温運転処理が実施される。昇温運転処理が終了すると、処理はオペレーションＡＡへ戻る。

オペレーションＡＥにおいて、昇温制御部４９は、昇温指示信号を出力しない。この結果、電流制御部４５は通常運転を実施する。その後処理はオペレーションＡＡへ戻る。

図５は、図４に示す昇温運転処理ＡＤの第１例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＢＡ〜ＢＦの各オペレーションはステップであってもよい。

オペレーションＢＡにおいてモータ制御部４０は、所定のメッセージを含む警報を、警報出力部２５を経由して出力する。

オペレーションＢＢにおいて電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄとして、瞬時値が所定しきい値よりも正側の値を持つ電流値を指定する。また、電流制御部４５は、ｑ軸電流目標値Ｉｑの値をｑ軸磁界成分が回転子を回転させないにように指定する。電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑを、座標変換部４６へ出力する。

オペレーションＢＣにおいて回転子位置／回転数判定部４３は、モータ３１の回転子の回転位置を判定する。座標変換部４６は、モータ３１の回転子の回転位置に従って、ｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑを、相電流目標値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗへ変換する。

オペレーションＢＤにおいてＰＷＭ制御信号生成部４７は、相電流目標値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗに従って、ＰＷＭ制御信号を生成する。プリドライバ５１を介して出力されるＰＷＭ制御信号によってインバータ５０が制御される。

オペレーションＢＥにおいて昇温制御部４９は、温度センサ３４の出力信号を取得し、モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ２より高いか否かを判定する。モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ２より高い場合（オペレーションＢＥ：Ｙ）には、処理はオペレーションＢＦへ進む。

モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ２よりも高くない場合（オペレーションＢＥ：Ｎ）には、処理はオペレーションＢＢへ戻る。なお、昇温運転中にｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑを変更しない場合には、オペレーションＢＢを再度実行しなくてよい。以下に説明する他の実施例においても同様である。

オペレーションＢＦにおいて昇温制御部４９は、昇温指示信号の出力を停止し、昇温運転処理を終了する。もしくは、モータ制御部４０は、通常運転の再開を指示する再開信号を電流制御部４５に指示する。また、昇温制御部４９は警報の出力を停止する。

本実施例によれば、固定子コイルに流れる相電流により生じる銅損によってモータを温めることができる。このため、低温下における回転子の永久磁石の保磁力の低下を回避することができる。

本実施例によれば、加熱用の相電流を流す間にモータ３１のトルクが発生しない。このため、本来の駆動電流と異なる加熱用電流を流しても、モータが不本意な動作をすることを防止できる。

また本実施例によれば、回転子の永久磁石に大きな逆磁界が印加されることが防止される。このため、低温下で昇温運転を行っても永久磁石が減磁されにくくなる。

続いて、昇温運転中に電流制御部４５から出力されるｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑの例を説明する。図６の（Ａ）〜図６の（Ｃ）は、ｄ軸電流目標値Ｉｄの例を示す図である。

例えば図６の（Ａ）に示すように、ｄ軸電流目標値Ｉｄは、正の直流成分ｉｄｃのみを有していてもよい。また、図６の（Ｂ）に示すように、ｄ軸電流目標値Ｉｄは、正の直流成分ｉｄｃと交流成分を有していてもよい。ｄ軸電流目標値Ｉｄが交流成分を持つことで、永久磁石内に渦電流が発生し、より昇温効果を高めることができる。この場合、電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄの瞬時値が下限しきい値ｉｔよりも高い値になるように、ｄ軸電流目標値Ｉｄを決定する。図６の（Ｂ）に示すように、下限しきい値ｉｔの値は、ゼロよりも小さくてもよい。また、電流制御部４５は、モータ温度Ｔｍや周囲温度に応じて下限しきい値ｉｔを変えてもよい。

図６の（Ｃ）に示すように、下限しきい値ｉｔの値はゼロよりも大きくてもよい。この場合、回転子の永久磁石に逆磁力が印加されないので減磁防止の観点から望ましい。例えば、電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄの交流成分の振幅Ａを、直流成分ｉｄｃよりも小さく設定する。

一方でｑ軸電流目標値Ｉｑは、例えばゼロであってよい。また、例えば電流制御部４５は、ｑ軸磁界成分が回転子に加える回転力の回転方向を交番することにより回転子が回転しないようにｑ軸電流目標値Ｉｑを設定してもよい。例えば、電流制御部４５は、ｑ軸電流目標値Ｉｑに、モータ３１を始動可能な駆動電流の最大周波数よりも高い周波数の交流成分を加えてもよい。このような高周波のｑ軸電流目標値Ｉｑを与えてもモータ３１は回転を始めない。

続いて、図３に示すモータ制御部４０が実施する他の昇温運転の例について説明する。昇温制御部４９は、例えばインバータ５０とモータ３１が一体の装置である場合には、インバータ５０の過熱検知用に設けられた温度センサ５２の出力信号に基づいて、モータ３１のモータ温度Ｔｍを推定してよい。

また、モータ３１の駆動電流は相コイルの温度に応じて変化するため、昇温制御部４９は、モータ３１の相電流を検出する電流センサ５３の出力信号に基づいて、モータ３１のモータ温度Ｔｍを推定してよい。

温度センサ５２及び電流センサ５３は、モータ３１の温度を直接検出するセンサではない。このため、昇温制御部４９は例えば、表１に示すようなセンサ出力値とモータ温度Ｔｍとの対応テーブルを予め記憶しておき、センサ出力値に対応するモータ温度Ｔｍの推定値をテーブルから探してもよい。

例えば、表１は、センサ出力値がそれぞれｖａ１、ｖａ２、ｖａ３、…、ｖａｘであるときのモータ温度の推定値が、ｔｍ１、ｔｍ２、ｔｍ３、…、ｔｍｘであることを示す。または、昇温制御部４９は、所定の算出式に従って、温度センサ５２又は電流センサ５３の出力値からモータ温度Ｔｍを推定してもよい。

また、モータ温度Ｔｍを温度Ｔｔ１と比較する代わりに、温度センサ５２又は電流センサ５３の出力値を、所定の基準値と直接比較することにより、昇温運転を開始するか否かを判定してもよい。

モータ３１の温度センサ３４に代えてインバータ５０の温度センサ５２を使用する場合、昇温運転によるモータ３１及びインバータ５０の温まり易さの相違から、温度センサ５２の出力信号に基づいて昇温運転の停止条件を判定することが困難な場合もある。この場合、以下の図７を参照して説明するように、昇温運転開始後、所定期間ΔＴが経過した場合に昇温運転を終了してよい。

図７は、図４に示す昇温運転処理ＡＤの第２例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＣＡ〜ＣＨの各オペレーションはステップであってもよい。なお、温度センサ３４の出力信号に応じてモータ温度Ｔｍを決定する場合においても、以下に示す昇温運転処理を実施してよい。

オペレーションＣＡにおいてモータ制御部４０は、所定のメッセージを含む警報を出力する。オペレーションＣＢにおいて所定期間ΔＴを決定する。昇温制御部４９は、決定したモータ温度Ｔｍに応じて所定期間ΔＴを変えてもよい。オペレーションＣＣにおいて昇温制御部４９は、タイマーを始動することによって計時を開始する。

オペレーションＣＤにおいて電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄとｑ軸電流目標値Ｉｑの値を指定する。電流制御部４５は、ｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑを、座標変換部４６へ出力する。

オペレーションＣＥにおいて回転子位置／回転数判定部４３は、モータ３１の回転子の回転位置を判定する。座標変換部４６は、ｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑを、相電流目標値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗへ変換する。

オペレーションＣＦにおいてＰＷＭ制御信号生成部４７は、相電流目標値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗに従って、ＰＷＭ制御信号を生成する。

オペレーションＣＧにおいて昇温制御部４９は、所定期間ΔＴが経過したか否かを判定する。所定期間ΔＴが経過した場合（オペレーションＣＧ：Ｙ）、処理はオペレーションＣＨへ進む。所定期間ΔＴが経過しない場合（オペレーションＣＧ：Ｎ）、処理はオペレーションＣＤへ戻る。

オペレーションＣＨにおいて昇温制御部４９は、昇温運転処理を終了する。また、昇温制御部４９は警報の出力を停止する。

本実施例によれば、インバータ５０の過熱検知用の温度センサ５２や電流センサ５３を使用して昇温運転開始の可否を判定することが可能となる。このため、温度センサ３４を備えないモータ３１においても上述のモータ制御が可能となる。

次に、昇温運転の開始条件の他の判定方法の例について説明する。フェライト磁石の保磁力は磁石が低温になるにつれて弱くなるが、同じ温度であっても逆磁界の強さに応じて減磁が生じるかどうかが定まる。図８を参照してこの様子を説明する。

図８は、フェライト磁石の減磁曲線を示すグラフである。点線６０及び実線６１はそれぞれ磁石の温度が２０℃及び−６０℃の場合のＢ−Ｈ曲線を示す。参照符号６２は、磁石の温度が２０℃の場合におけるＢ−Ｈ曲線の折れ曲がり箇所を示し、参照符号６３は、磁石の温度が−６０℃の場合におけるＢ−Ｈ曲線の折れ曲がり箇所を示す。

減磁は、折れ曲がり箇所の磁界よりも強い逆磁界が印加された場合に生じる。例えば、温度２０℃で逆磁界Ｈが印加された場合、磁界と磁束密度はＡ点で示される。この場合、折れ曲がり箇所の磁界よりも弱い逆磁界が印加されているため減磁は生じない。一方で、温度−６０℃で逆磁界Ｈが印加された場合、磁界と磁束密度はＢ点で示される。この場合、折れ曲がり箇所の磁界よりも強い逆磁界が印加されているため、常温（例えば２０℃）に戻しても磁束密度が元の大きさまで戻らない減磁（不可逆減磁）が発生する。

従って、例えば、回転子の永久磁石に印加される恐れがある逆磁界の最大値を、モータ３１が生じる固定子磁界と仮定する。昇温制御部４９は、回転子磁石に関する既知の減磁曲線のＢ−Ｈ曲線の折れ曲がり箇所の磁界よりも、固定子磁界が強くなるか否かをモータ温度Ｔｍに応じて判定することにより、昇温運転を開始するか否かを判定してもよい。

昇温制御部４９は、モータ３１の駆動電流や、ｄ軸電流目標値Ｉｄ及びｑ軸電流目標値Ｉｑなどに基づいて、モータ３１が生じる固定子磁界を判定してよい。

本実施例によれば、モータ３１が発生させる磁界の強度に応じて、昇温運転が実施される温度を調整することができるため、無駄な昇温運転の実施が抑制される。

なお、車両から離れた場所にいるユーザが、遠隔操作器２８により始動スイッチ２６をオンする場合に昇温運転を行うことで効果的に昇温を行うことができる。すなわち、昇温運転は減磁が発生することを防止することはできるが、昇温運転の間はモータ３１を回転駆動させないので、モータ３１本来の機能である操舵補助を行うことができない。しかし、遠隔始動が実施される際には、基本的に車両内には乗員がおらず、乗員による操舵が行われないので、上記のような問題はない。

図９の（Ａ）は、始動スイッチ２６が遠隔操作でオンにされる場合のモータ制御部４０の処理の一例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＤＡ〜ＤＣの各オペレーションはステップであってもよい。

始動スイッチ２６がオンになった場合、オペレーションＤＡにおいて図３に示す昇温制御部４９は、始動スイッチ２６が遠隔操作によってオンされたか否かを判定する。例えば、昇温制御部４９は、受信部２７が始動スイッチ２６をオンにする制御信号を受信することによって、始動スイッチ２６が遠隔操作によってオンされたか否かを判定してよい。始動スイッチ２６が遠隔操作によってオンされた場合（オペレーションＤＡ：Ｙ）には、処理はオペレーションＤＢへ進む。始動スイッチ２６が遠隔操作によってオンされていない場合（オペレーションＤＡ：Ｎ）には、処理はオペレーションＤＣへ進む。

オペレーションＤＢにおいて昇温制御部４９は、昇温運転処理を実施する。昇温運転処理が終了すると、処理はオペレーションＤＣへ進む。昇温制御部４９は、図５を参照して説明した処理と同様に、モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ２より高くなったとき昇温運転を終了してよい。また、昇温制御部４９は、図７を参照して説明した処理と同様に、所定期間ΔＴが経過したとき昇温運転を終了してよい。以下の実施例でも同様である。

オペレーションＤＣにおいて、始動スイッチ２６がオンになることによって始動した車両の各装置がオフになることで、一連の処理が終了する。なお、オペレーションＤＢの昇温運転において、モータ制御部１０は、乗員が始動スイッチ２６を手動で操作した場合や、乗員が車両に搭乗した場合に昇温運転を終了する動作モードを有していてよい。このとき、モータ制御部１０はそのまま通常運転に移行してよい。例えば、モータ制御部１０は、車両のドアの開閉を検出するセンサの検出信号を受信し、ドアが開閉したとき乗員が登場したと判断してよい。ユーザは、始動スイッチ２６の手動操作時や乗員の搭乗時に通常運転に移行する動作モード若しくは車両の各装置を一度オフにする動作モードのいずれのモードでモータ制御部１０が動作するかを予め選択してよい。モータ制御部１０は、ユーザによって選択された動作モードを記憶しておき、始動スイッチ２６の手動操作時や乗員の搭乗時に、ユーザが選択した動作モードに従って動作してよい。

図９の（Ｂ）は、始動スイッチ２６が遠隔操作でオンにされる場合のモータ制御部４０の処理の他の例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションＥＡ〜ＥＦの各オペレーションはステップであってもよい。

始動スイッチ２６がオンになった場合、オペレーションＥＡにおいて図３に示す昇温制御部４９は、始動スイッチ２６が遠隔操作によってオンされたか否かを判定する。始動スイッチ２６が遠隔操作によってオンされた場合（オペレーションＥＡ：Ｙ）には、処理はオペレーションＥＢへ進む。始動スイッチ２６が遠隔操作によってオンされていない場合（オペレーションＥＡ：Ｎ）には、処理はオペレーションＥＦへ進む。

オペレーションＥＢにおいて昇温制御部４９は、温度センサ３４の出力信号を取得する。オペレーションＥＣにおいて昇温制御部４９は、モータ温度Ｔｍを判定する。オペレーションＥＤにおいて昇温制御部４９は、モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ１よりも低いか否かを判定する。モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ１よりも低い場合（オペレーションＥＤ：Ｙ）には、処理はオペレーションＥＥへ進む。モータ温度Ｔｍが温度Ｔｔ１よりも低くない場合（オペレーションＥＤ：Ｎ）には、処理はオペレーションＥＦへ進む。

オペレーションＥＥにおいて昇温制御部４９は、昇温運転処理を実施する。昇温運転処理が終了すると、処理はオペレーションＥＦへ進む。オペレーションＥＦにおいて、始動スイッチ２６がオンになることによって始動した車両の各装置がオフになることで、一連の処理が終了する。なお、オペレーションＥＥの昇温運転において、モータ制御部１０は、乗員が始動スイッチ２６を手動で操作した場合や、乗員が車両に搭乗した場合に昇温運転を終了する動作モードを有していてよい。このとき、モータ制御部１０はそのまま通常運転に移行してよい。

本実施例によれば、乗員が登場していない間に昇温運転を実施しておくことができるので、昇温運転により乗員の操舵補助ができない期間を低減もしくは防止することができる。

１ 電動油圧パワーステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ コラムシャフト
４ 前輪
５ ラック
６ ピニオン
３０ 電源
３３ パワーシリンダ
３４ 温度センサ
４５ 電流制御部
４６ 座標変換部
４７ ＰＷＭ制御信号生成部
４９ 昇温制御部

Claims (11)

1. 低温時に減磁する特性をもつ永久磁石が設けられた回転子を有するモータの制御を行うモータ制御装置であって、
   前記モータの回転子磁束と平行なｄ軸磁界成分を発生させるｄ軸電流目標値の瞬時値に、所定しきい値よりも正側の値で、かつ、所定期間におけるｄ軸電流目標値の平均値がゼロより正側となる値を設定し、前記回転子磁束と直交するｑ軸磁界成分を発生させるｑ軸電流目標値に前記回転子が回転しない値を設定する目標電流設定部と、
   前記ｄ軸電流目標値と前記ｑ軸電流目標値に基づいて、前記モータの固定子のコイルに駆動電流を流す制御を行う駆動制御部と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記目標電流設定部は、前記ｄ軸電流目標値として正の一定値を設定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記目標電流設定部は、前記ｄ軸電流目標値として時間とともに変化する値を設定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記所定しきい値が負の値であることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記目標電流設定部は、前記ｑ軸電流目標値をゼロに設定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 前記目標電流設定部は、前記ｑ軸磁界成分が前記回転子に加える回転力の回転方向を交番することにより前記回転子が回転しない値を前記ｑ軸電流目標値として設定する請求項１に記載のモータ制御装置。
7. 前記目標電流設定部は、前記モータの温度が第１温度よりも低いと判断した場合、前記ｄ軸電流目標値の瞬時値に前記所定しきい値よりも正側の値を設定し、前記ｑ軸電流目標値に前記回転子が回転しない値を設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
8. 前記目標電流設定部は、所定時間に亘って、前記ｄ軸電流目標値の瞬時値に前記所定しきい値よりも正側の値を設定し、前記ｑ軸電流目標値に前記回転子が回転しない値を設定することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記目標電流設定部は、前記モータの温度が第２温度よりも高いと判断するまで、前記ｄ軸電流目標値の瞬時値に前記所定しきい値よりも正側の値を設定し、前記ｑ軸電流目標値に前記回転子が回転しない値を設定することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
10. 前記モータは車両に搭載される車載モータであって、
    前記目標電流設定部は、遠隔操作により前記車両の始動スイッチがオンになった場合に、前記ｄ軸電流目標値の瞬時値に前記所定しきい値よりも正側の値を設定し、前記ｑ軸電流目標値に前記回転子が回転しない値を設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
11. 低温時に減磁する特性をもつ永久磁石が設けられた回転子を有するモータの回転子磁束と平行なｄ軸磁界成分を発生させるｄ軸電流目標値の瞬時値に、所定しきい値よりも正側の値で、かつ、所定期間におけるｄ軸電流目標値の平均値がゼロより正側となる値を設定し、前記回転子磁束と直交するｑ軸磁界成分を発生させるｑ軸電流目標値に、前記回転子が回転しない値を設定し、
    前記ｄ軸電流目標値と前記ｑ軸電流目標値に基づいて、前記モータの固定子のコイルに駆動電流を流す、ことを特徴とするモータ制御方法。

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