JP2013123290A - 電動機の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の過熱を抑制する制御システムを簡素化する。
【解決手段】モータ１０のトルクと回転数とで表される運転領域において相対的にコイルの発熱が大きな第１運転領域と、相対的にコイルの発熱が小さな第２運転領域のうちのどちらの運転領域で運転しているかを判断する運転領域判断手段２と、モータ１０が第１運転領域において連続して運転された運転時間である第１運転時間を検出する第１運転時間タイマー３と、第１運転時間タイマー３で検出された第１運転時間が第１の所定時間を超えるとモータ１０の運転領域を第２運転領域に制限する出力制限手段４と、モータ１０の運転領域が第２運転領域に制限された継続時間である出力制限時間を検出する出力制限時間タイマー５と、出力制限時間タイマー５で検出された出力制限時間が第２の所定時間を越えると運転領域の制限を解除する出力制限解除手段６と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動機の制御システムに関するものである。

モータ等の電動機では、コイルが過熱して焼損等を起こさないように温度管理が非常に重要である。
例えば、特許文献１には、モータの運転履歴情報を記憶し、記憶された履歴情報に基づいてモータのステータコイルの温度上昇を推定し、推定された温度上昇に基づく所定時間経過後の予測温度が、予め設定された保護温度に達しているか否かを判定し、保護温度に達していると判定された場合にモータのトルクを制限する技術が開示されている。

特開２００８−１０９８１６号公報

しかしながら、前記従来の技術では、運転履歴を記録し、その記録に基づいてコイルの温度上昇を推定するため、制御システムが複雑になるという課題があった。また、トルク制限の詳細については開示されていない。

そこで、この発明は、部品点数を削減でき、システムの複雑化を抑制できる電動機の制御システムを提供するものである。

この発明に係る電動機の制御システムでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、電流が供給されるコイルを備えた電動機（例えば、後述する実施例におけるモータ１０）の制御システムであって、前記電動機の出力に相関する量（例えば、後述する実施例におけるトルク）と回転数に相関する量とで表される運転領域において相対的にコイルの発熱が大きな第１運転領域（例えば、後述する実施例における時間定格運転領域Ｌ）と、相対的にコイルの発熱が小さな第２運転領域（例えば、後述する実施例における連続運転領域Ｃ）のうちのどちらの運転領域で運転しているかを判断する運転領域判断手段（例えば、後述する実施例における運転領域判断手段２）と、前記電動機が前記第１運転領域において連続して運転された運転時間である第１運転時間を検出する第１運転時間タイマー（例えば、後述する実施例における第１運転時間タイマー３）と、前記第１運転時間タイマーで検出された前記第１運転時間が第１の所定時間を超えると前記電動機の運転領域を前記第２運転領域に制限する出力制限手段（例えば、後述する実施例における出力制限手段４）と、前記電動機の運転領域が前記第２運転領域に制限された継続時間である出力制限時間を検出する出力制限時間タイマー（例えば、後述する実施例における出力制限時間タイマー５）と、前記出力制限時間タイマーで検出された前記出力制限時間が第２の所定時間を越えると運転領域の前記制限を解除する出力制限解除手段（例えば、後述する実施例における出力制限解除手段６）と、を備えることを特徴とする電動機の制御システムである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１運転領域は、前記コイルの発熱の大きさに応じてさらに複数の領域（例えば、後述する実施例におけるＡ領域、Ｂ領域）に分けられており、前記第１運転時間タイマーで検出された第１運転時間が前記第１の所定時間に達するまでは、第１運転時間が増大するにしたがって、前記第１運転領域内にてコイルの発熱が大きい領域から小さい領域に順に電動機の運転領域が制限されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記第１運転時間タイマーは、前記電動機が前記第１運転領域での運転中は初期値から第１の所定速度で減少または増加の一方の変化でカウントを行い、前記電動機が前記第２の運転領域での運転中は前記初期値を限度として第２の所定速度で前記第１運転領域でのカウントの変化とは逆方向の変化でカウントを行うカウンターにより構成されており、前記カウンターのカウント値が所定値に至ったときに、前記第１運転時間が第１の所定時間を超えたものとして前記電動機の運転領域を前記第２運転領域に制限することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１運転領域は、前記コイルの発熱の大きさに応じてさらに複数の領域（例えば、後述する実施例におけるＡ領域、Ｂ領域）に分けられており、前記複数の領域毎に前記第１の所定時間が異なっており、前記複数の領域のうち前記コイルの発熱が大きい領域ほど前記第１の所定時間が短く設定されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記第１の所定時間は、前記第１運転領域内の最大出力点にて前記電動機を運転した場合の前記コイルの温度上昇速度に基づいて設定されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、第１運転領域での電動機の運転時間（第１運転時間）が第１の所定時間を越えた場合に、電動機の運転領域を第２運転領域に制限するので、電動機のコイルの過熱を抑制することができる。
また、第２運転領域に制限されての運転時間（出力制限時間）が第２の所定時間を越えた場合に、運転領域の制限を解除するので、電動機のコイルの温度が比較的に低い温度まで下がった時点で運転領域の制限を解除することができる。したがって、電動機のコイルの過熱を抑制しつつ、電動機の運転領域が過度に制限されるのを抑制することができる。
しかも、電動機のコイルの温度を検出する温度センサを用いずに電動機の温度管理ができるので、部品点数を削減することができる。また、電動機の運転履歴を記憶する必要もなく、電動機のコイル等の温度を推定する必要もないので、電動機の温度管理のための制御システムが複雑化することがなく、制御システムを簡素化することができる。

請求項２に係る発明によれば、第１運転領域において電動機のコイルの発熱が比較的に小さい領域での運転時間を長くすることができるので、電動機の運転領域が過度に制限されるのを抑制することができる。

請求項３に係る発明によれば、電動機が第１運転領域と第２運転領域の間を遷移するように運転された場合においても、コイルの発熱が大きな第１運転領域における運転時間と、コイルの発熱が小さい第２運転領域における運転時間とが考慮されたカウント値を用いることによって、カウント値をコイルの発熱度合いに相関する値とすることができる。そして、このカウント値が所定値に達したときに、第１運転時間が第１の所定時間を超えたものとして電動機の運転領域を第２運転領域に制限するので、電動機が第１運転領域と第２運転領域の間を遷移するように運転された場合にも、電動機のコイルの過熱を確実に抑制することができる。

請求項４に係る発明によれば、第１運転領域において電動機のコイルの発熱が比較的に小さい領域での運転時間を長くすることができるので、電動機の運転領域が過度に制限されるのを抑制することができる。

請求項５に係る発明によれば、第１運転領域において高出力点よりも低い出力点で運転した場合にも、コイルの過熱を確実に抑制することができる。これは、第１運転領域において高出力点よりも低い出力点で運転したときのコイルの温度上昇速度は、高出力点で運転したときのコイルの温度上昇速度よりも遅くなるからである。

この発明に係る電動機の制御システムの実施例１におけるブロック図である。 実施例１におけるモータの運転領域を説明する図である。 実施例１におけるモータのトルク制限制御を示すフローチャートである。 第２の所定値を説明する図である。 実施例２におけるモータの運転領域とＡ領域からのトルク制限を説明する図である。 前記Ａ領域からのトルク制限のイメージ図である。 実施例２におけるモータの運転領域とＢ領域からのトルク制限を説明する図である。 前記Ｂ領域からのトルク制限のイメージ図である。 実施例２におけるモータのトルク制限制御を示すフローチャートである。 実施例２におけるタイムチャートを示す図である。

以下、この発明に係る電動機の制御システムの実施例を図１から図１０の図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例における電動機の制御システムは、モータにより駆動力を得て走行する電気自動車の前記モータの制御システムである。

＜実施例１＞
初めに、この発明に係る電動機の制御システムの実施例１を図１から図４の図面を参照して説明する。
図１は、実施例１における電動機の制御システムのブロック図である。モータ１０は、電流を流すことにより回転磁界を発生させるステータコイル（以下、コイルと略す）を備えている。モータ１０は、出力制限制御装置１によって所定の運転状態のときに出力制限を受けながら、モータ制御部１１により制御される。
出力制限制御装置１は、運転領域判断手段２と、第１運転時間タイマー３と、出力制限手段４と、出力制限時間タイマー５と、出力制限解除手段６と、を備えている。

運転領域判断手段２は、モータ１０がどの運転領域で運転されているかを判断するものであり、この運転領域を判断するためのパラメータとして、モータ１０のトルク（出力に相関する量）と回転数が出力制限制御装置１に入力される。

実施例１では、図２に示すようにモータ１０の運転領域が設定されている。この図２において、縦軸はモータ１０のトルク、横軸はモータ１０の回転数を表しており、太線はモータ１０の最大トルク特性を示している。モータ１０は、最大トルク特性を示す線より下側の領域で用いられる。換言すると、最大トルク特性を示す線より下側の領域が、このモータ１０の運転領域となる。なお、図２から明らかなように、最大トルクは所定回転数ｎ１までは一定であり、所定回転数ｎ１を超えると回転数が増大するにしたがって徐々に減少していく。

モータ１０の運転領域は、全回転域において最大トルク特性に近い部分を占める領域（以下、時間定格運転領域と称す）Ｌと、時間定格運転領域の下側を占める領域（以下、連続運転領域と称す）Ｃの二つの領域に分けられている。
連続運転領域Ｃは、モータ１０のコイルの温度を管理温度の上限値ｔｍａｘ（例えば１８０゜Ｃ）以下に保持しつつモータ１０を連続運転することが可能な運転領域であり、連続運転領域Ｃで運転が行われている限り、モータ１０のコイルの温度は上限値ｔｍａｘを超えることはない。なお、図４に示すように、管理温度の上限値ｔｍａｘは、モータ１０の許容温度よりも所定温度だけ低い温度に設定されている。
一方、時間定格運転領域Ｌは、その領域内でモータ１０を連続運転し続けるとモータ１０のコイルの温度が上限値ｔｍａｘを超えるため、連続運転時間が制限される運転領域である。

この実施例１において、時間定格運転領域Ｌは、相対的にコイルの発熱が大きな第１運転領域と言うことができ、連続運転領域Ｃは、相対的にコイルの発熱が小さな第２運転領域と言うことができる。
前記運転領域判断手段２は、現時点のモータ１０の運転状態を示すパラメータであるトルク（モータ１０のの出力に相関する量）と回転数に基づいて、時間定格運転領域Ｌと連続運転領域Ｃのいずれの運転領域で運転されているかを判断する。

第１運転時間タイマー３は、モータ１０が時間定格運転領域Ｌにおいて連続して運転された運転時間である第１運転時間Ｔ１を検出する。第１運転時間タイマー３はカウンターにより構成されており、モータ１０が時間定格運転領域Ｌで運転されている間は、予め設定された第１の所定時間ａ１に対応するカウント値を初期値として該初期値から第１の所定速度でカウントダウンしていき、運転点が移行してモータ１０が連続運転領域Ｃで運転されている間は前記初期値を上限として第２の所定速度でカウントアップしていく。
出力制限手段４は、第１運転時間タイマー３によって検出された第１運転時間Ｔ１が前記第１の所定時間ａ１を超えた場合に、モータ１０の運転領域を連続運転領域Ｃに制限する。この実施例１では、第１運転時間Ｔ１が第１の所定時間ａ１を超えた場合には、モータ１０のトルクを連続運転領域Ｃの上限トルクに制限する。

第１の所定時間ａ１は、予め実施した実験データに基づいて設定されており、モータ１０を時間定格運転領域Ｌにおいて連続運転した場合にモータ１０のコイルの温度が上限値ｔｍａｘに達するまでの時間に設定されている。この実施例１では、第１の所定時間ａ１は、モータ１０の運転を、連続運転領域Ｃにおいて平坦路を最大速度Ｖｍａｘで走行している状態（図２において運転点Ｘ１）から、時間定格運転領域Ｌにおける低回転域（図２において回転数ｎ１以下）の最大トルクＴｒｑ１での運転（例えば、図２において運転点Ｘ２）に移行し、その運転点で連続運転した場合のコイルの温度上昇速度に基づいて設定されている。すなわち、第１の所定時間ａ１は、時間定格運転領域Ｌ内においてコイルの温度が最も上昇し易い厳しい条件下での温度上昇速度に基づいて設定されている。

つまり、モータ１０を時間定格運転領域Ｌにおける連続運転時間が第１の所定時間ａ１を越えると、モータ１０のコイルの温度が上限値ｔｍａｘに達する場合もあるので、このときにはモータ１０の運転領域を連続運転領域Ｃに制限することで、これ以上のコイルの温度上昇を防止するとともに、コイルの温度を低下させる。

出力制限時間タイマー５は、モータ１０の運転領域が連続運転領域Ｃに制限されているときの継続時間である出力制限時間Ｔ２を検出する。
出力制限解除手段６は、出力制限時間タイマー５によって検出された出力制限時間Ｔ２が第２の所定時間ａ２を越えた場合に、連続運転領域Ｃに制限していた運転領域の制限を解除する。

第２の所定時間ａ２は、予め実施した実験データに基づいて設定されており、図４に示すように、モータ１０のコイルの温度が上限値ｔｍａｘに達した状態でモータ１０の運転を連続運転領域Ｃに制限した場合に、その制限開始からコイルの温度が所定温度ｔ１まで低下するのに要する時間として設定されている。この実施例１では、前記所定温度ｔ１を、連続運転領域Ｃにおいて平坦路を最大速度Ｖｍａｘで走行しているときのコイルの飽和温度としている。なお、第１の所定時間ａ１と第２の所定時間ａ２を同じ時間（ａ１＝ａ２）に設定することも可能である。

この実施例１では、運転領域を連続運転領域Ｃに制限したときの制限トルク値を、連続運転領域Ｃにおける上限トルクにしているため、図４において実線で示すようにコイルの温度低下速度が遅く、第２の所定時間ａ２が比較的に長い時間に設定されている。しかしながら、運転領域を連続運転領域Ｃに制限したときの制限トルク値を、連続運転領域Ｃにおける上限トルクよりも小さいトルク値に設定すれば、図４において二点鎖線で示すように温度低下速度が速くなるので、第２の所定時間ａ２を短い時間に設定することが可能となる。すなわち、第２の所定時間ａ２は、制限トルク値の大きさに応じて適宜設定することができる。

次に、実施例１におけるモータ１０のトルク制限制御を、図３のフローチャートに従って説明する。図３のフローチャートに示すトルク制御制御ルーチンは、出力制限制御装置１によって繰り返し実行される。
まず、ステップＳ１０１において、モータ１０の現時点の運転情報としてトルクと回転数を取得する。
次に、ステップＳ１０２に進み、ステップＳ１０１で取得したモータ１０のトルクと回転数に基づいて、モータ１０が時間定格運転領域Ｌで運転されているか否かを判定する。
ステップＳ１０２における判定結果が「ＹＥＳ」（時間定格運転領域Ｌで運転）である場合には、ステップＳ１０３に進んで、第１運転時間タイマー３を構成するカウンターをカウントダウンする。一方、ステップＳ１０２における判定結果が「ＮＯ」（連続運転領域Ｃで運転）である場合には、ステップＳ１０４に進んで、第１運転時間タイマー３を構成する前記カウンターをカウントアップする。
ステップＳ１０３およびステップＳ１０４からステップＳ１０５に進み、カウンターのカウント値に基づいて、モータ１０が時間定格運転領域Ｌにおいて連続して運転している運転時間である第１運転時間Ｔ１を計算する。

次に、ステップＳ１０６に進み、第１運転時間Ｔ１が第１の所定時間ａ１を越えたか否かを判定する。
ステップＳ１０６における判定結果が「ＮＯ」（Ｔ１≦ａ１）である場合には、ステップＳ１０７に進み、モータ１０に対してトルク制限をすることなく運転を行って、リターンに進む。すなわち、時間定格運転領域Ｌにおける連続運転時間が第１の所定時間ａ１を越えるまでは、時間定格運転領域Ｌでの運転が許容される。

ステップＳ１０６における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｔ１＞ａ１）である場合には、ステップＳ１０８に進み、モータ１０の運転を連続運転領域Ｃに制限する。なお、この実施例１では、モータ１０のトルクを連続運転領域Ｃにおける上限トルクに制限する。
次に、ステップＳ１０９に進み、第１運転時間タイマー３を構成するカウンターを初期値を限度としてカウントアップする。さらに、ステップＳ１１０に進んで、前記カウンターのカウント値に基づいて、トルク制限を開始してからの経過時間、すなわち、モータ１０の運転領域が連続運転領域Ｃに制限されている継続時間である出力制限時間Ｔ２を計算する。この実施例１では、第１運転時間タイマー３を構成するカウンターが、出力制限時間Ｔ２を計算するカウンター（出力制限時間タイマー５）を兼ねている。

次に、ステップＳ１１１に進み、出力制限時間Ｔ２が第２の所定時間ａ２を越えたか否かを判定する。
ステップＳ１１１における判定結果が「ＮＯ」（Ｔ２≦ａ２）である場合には、ステップＳ１０８に戻り、トルク制限を継続する。
ステップＳ１１１における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｔ２＞ａ２）である場合には、ステップＳ１１２に進み、トルク制限を解除し、リターンに進む。

この実施例１の電動機の制御システムによれば、時間定格運転領域Ｌでのモータ１０の運転時間が第１の所定時間ａ１を越えた場合に、モータ１０の運転領域を連続運転領域Ｃに制限して、連続運転領域Ｃの上限トルクにトルク制限するので、モータ１０のコイルの温度を管理温度の上限値ｔｍａｘ以下に抑制することができる。

また、上記トルク制限でのモータ１０の運転時間が第２の所定時間ａ２を越えた場合に、トルク制限を解除するので、モータ１０のコイルの温度が比較的に低い温度まで下がった時点で、トルク制限を解除することができ、したがって、コイルの過熱を抑制しつつ、モータ１０の運転領域が過度に制限されるのを抑制することができる。

しかも、モータ１０のコイルの温度を検出する温度センサを用いずにモータ１０の温度管理ができるので、部品点数を削減することができる。また、モータ１０の運転履歴を記憶する必要もなく、モータ１０のコイル等の温度を推定する必要もないので、モータ１０の温度管理のための制御システムが複雑化することがなく、制御システムを簡素化することができる。

さらに、モータ１０が時間定格運転領域Ｌで運転されている間は、第１の所定時間ａ１に相当するカウント値を初期値として該初期値からカウントダウンしていき、モータ１０が連続運転領域Ｃで運転されている間は前記初期値を上限としてカウントアップしていくカウンターによって第１運転時間タイマー３を構成しているので、モータ１０が時間定格運転領域Ｌと連続運転領域Ｃの間を遷移するように運転された場合においても、コイルの発熱が大きな時間定格運転領域Ｌにおける運転時間と、コイルの発熱が小さい連続運転領域Ｃにおける運転時間とが考慮されたカウント値を用いることによって、カウント値をコイルの発熱度合いに相関する値とすることができる。そして、このカウント値が第１の所定時間ａ１に対応する「０」に達したときに、モータ１０の運転領域を連続運転領域Ｃに制限するので、モータ１０が時間定格運転領域Ｌと連続運転領域Ｃの間を遷移するように運転された場合にも、コイルの過熱を確実に抑制して、コイルの温度を管理温度の上限値ｔｍａｘ以下にすることができる。

また、第１の所定時間ａ１は、モータ１０の運転を、連続運転領域Ｃにおいて平坦路を最大速度Ｖｍａｘで走行している状態から、時間定格運転領域Ｌにおける低回転域（図２において回転数ｎ１以下）の最大トルクＴｒｑ１での運転（時間定格運転領域Ｌ内においてコイルの温度が最も上昇し易い厳しい条件下）に移行した場合のコイルの温度上昇速度に基づいて設定しているので、時間定格運転領域Ｌにおいて最大トルクＴｒｑ１よりも低い出力点で運転した場合にも、コイルの過熱を確実に抑制して、コイルの温度を管理温度の上限値ｔｍａｘ以下にすることができる。これは、時間定格運転領域Ｌにおいて最大トルクＴｒｑ１よりも低い出力点で運転したときのコイルの温度上昇速度は、最大トルクＴｒｑ１で運転したときのコイルの温度上昇速度よりも遅いことによる。

＜実施例２＞
次に、この発明に係る電動機の制御システムの実施例２を図５から図１０の図面を参照して説明する。なお、実施例２における電動機の制御システムの構成については、実施例１の場合と同じであるので、図１のブロック図を援用して説明を省略する。

実施例２の電動機の制御システムが実施例１と相違する点は、実施例２では、図５、図７に示すように、時間定格運転領域Ｌをさらに二つの運転領域に細分化した点にある。詳述すると、実施例２における時間定格運転領域Ｌは、時間定格運転領域Ｌにおいてより最大トルク特性に近い高出力の領域（以下、Ａ領域という）と、時間定格運転領域ＬにおいてＡ領域よりも出力の低い領域（以下、Ｂ領域という）とに細分されている。この場合、Ａ領域はＢ領域よりも高出力側であるので、Ａ領域の方がＢ領域よりもコイルの発熱が大きい領域と言える。なお、実施例２における連続運転領域Ｃ（以下、Ｃ領域という場合もある）は、実施例１における連続運転領域Ｃと同じに設定されている。

そして、この実施例２では、モータ１０のＡ領域における連続運転時間が第３の所定時間ａ３を越えた場合には、モータ１０の運転をＢ領域に制限し、トルクをＢ領域における上限トルクに制限する。
また、モータ１０の時間定格運転領域Ｌ（Ａ領域とＢ領域の両方を含む）における連続運転時間が第４の所定時間ａ４を越えた場合には、モータ１０の運転をＣ領域に制限し、トルクをＣ領域における上限トルクに制限する。

ここで、第３の所定時間ａ３および第４の所定時間ａ４は、予め実施した実験データに基づいて設定される。
第３の所定時間ａ３の設定方法は、実施例１における第１の所定時間ａ１の設定方法と同様であり、モータ１０の運転を、連続運転領域Ｃにおいて平坦路を最大速度Ｖｍａｘで走行している状態（図５において運転点Ｘ３）から、Ａ領域における低回転域（図５において回転数ｎ１以下）の最大トルクＴｒｑ１での運転（例えば、図５において運転点Ｘ４）に移行し、その運転点で連続運転した場合のコイルの温度上昇速度に基づいて設定されている。これは、例えば、図６に示すように、平坦路を最大速度Ｖｍａｘで走行していた車両が、急勾配（傾斜度α％の勾配）の登坂路を走行する状況に相当する。

第４の所定時間ａ４は、モータ１０の運転を、連続運転領域Ｃにおいて平坦路を最大速度Ｖｍａｘで走行している状態（図７において運転点Ｘ３）から、Ｂ領域における低回転域（図２において回転数ｎ１以下）の最大トルクＴｒｑ２での運転（例えば、図７において運転点Ｘ５）に移行し、その運転点で連続運転した場合のコイルの温度上昇速度に基づいて設定されている。これは、例えば、図８に示すように、平坦路を最大速度Ｖｍａｘで走行していた車両が、傾斜度がα％よりも小さいβ％の勾配の登坂路を走行する状況に相当する（β＜α）。
このように設定すると、第４の所定時間ａ４は第３の所定時間ａ３よりも長い時間に設定されることとなる（ａ４＞ａ３）。なお、この実施例２では、第４の所定時間ａ４を第３の所定時間ａ３の２倍とした（ａ４＝ａ３×２）。

次に、実施例２におけるモータ１０のトルク制限制御を、図９のフローチャートに従って説明する。図９のフローチャートに示すトルク制御制御ルーチンは、出力制限制御装置１によって繰り返し実行される。
まず、ステップＳ２０１において、モータ１０の現時点の運転情報としてトルクと回転数を取得する。
次に、ステップＳ２０２に進み、ステップＳ２０１で取得したモータ１０のトルクと回転数に基づいて、モータ１０が時間定格運転領域Ｌ（Ａ領域とＢ領域のいずれかの領域）で運転されているか否かを判定する。
ステップＳ２０２における判定結果が「ＹＥＳ」（時間定格運転領域Ｌで運転）である場合には、ステップＳ２０３に進んで、第１運転時間タイマー３を構成するカウンターをカウントダウンする。一方、ステップＳ２０２における判定結果が「ＮＯ」（連続運転領域Ｃで運転）である場合には、ステップＳ２０４に進んで、第１運転時間タイマー３を構成する前記カウンターをカウントアップする。

ステップＳ２０３およびステップＳ２０４からステップＳ２０５に進み、カウンターのカウント値に基づいて、モータ１０が時間定格運転領域Ｌにおいて連続して運転している運転時間である第１運転時間Ｔ１を計算し、第１運転時間Ｔ１が、第３の所定時間ａ３より小さいか、あるいは、第３の所定時間ａ３以上で且つ第４の所定時間ａ４より小さいか、あるいは、第４の所定時間ａ４以上であるかを判別する。
第１運転時間Ｔ１が第３の所定時間ａ３より小さい場合（ステップＳ２０６）には、ステップＳ２０６からステップＳ２０７に進み、モータ１０に対してトルク制限をすることなく運転を行って、リターンに進む。

第１運転時間Ｔ１が、第３の所定時間ａ３以上で且つ第４の所定時間ａ４より小さい場合（ステップＳ２０８）には、ステップＳ２０８からステップＳ２０９に進み、モータ１０の運転をＢ領域に制限し、リターンに進む。すなわち、モータ１０のＡ領域での連続運転時間が、第３の所定時間ａ３以上で且つ第４の所定時間ａ４より小さい場合には、モータ１０の運転をＢ領域に制限する。また、当然のことではあるが、モータ１０のＢ領域での連続運転時間が、第３の所定時間ａ３以上で且つ第４の所定時間ａ４より小さい場合にも、モータ１０の運転をＢ領域に制限する。なお、この実施例２では、モータ１０のトルクをＢ領域における上限トルクに制限する。

第１運転時間Ｔ１が第４の所定時間ａ４以上の場合（ステップＳ２１０）には、ステップＳ２１０からステップＳ２１１に進み、モータ１０の運転をＣ領域（連続運転領域Ｃ）に制限する。なお、第１運転時間Ｔ１が第４の所定時間ａ４以上になる前には、必ずステップＳ２０８，Ｓ２０９の処理が実行されるはずであるので、ステップＳ２１０に進む時点では、モータ１０は必ずＢ領域で運転されていることとなる。なお、この実施例２では、モータ１０のトルクを連続運転領域Ｃにおける上限トルクに制限する。

次に、ステップＳ２１２に進み、第１運転時間タイマー３を構成するカウンターを初期値を限度としてカウントアップする。さらに、ステップＳ２１３に進んで、前記カウンターのカウント値に基づいて、Ｃ領域の上限トルクにトルク制限を開始してからの経過時間、すなわち、モータ１０の運転領域がＣ領域に制限されている継続時間である出力制限時間Ｔ２を計算する。この実施例２では、第１運転時間タイマー３を構成するカウンターが、出力制限時間Ｔ２を計算するカウンター（出力制限時間タイマー５）を兼ねている。

次に、ステップＳ２１４に進み、出力制限時間Ｔ２が第２の所定時間ａ２を越えたか否かを判定する。第２の所定時間ａ２の設定方法は実施例１の場合と同じであるので、説明を省略する。なお、第４の所定時間ａ４と第２の所定時間ａ２を同じ時間（ａ４＝ａ２）に設定することも可能である、
ステップＳ２１４における判定結果が「ＮＯ」（Ｔ２≦ａ２）である場合には、ステップＳ２１１に戻り、トルクをＣ領域の上限トルクに制限するトルク制限を継続する。
ステップＳ２１４における判定結果が「ＹＥＳ」（Ｔ２＞ａ２）である場合には、ステップＳ２１５に進み、トルク制限を解除し、リターンに進む。

この実施例２の電動機の制御システムによれば、前述した実施例１の作用・効果に加えて、次のような作用・効果がある。
実施例２では、時間定格運転領域Ｌをコイルの発熱が大きいＡ領域と、Ａ領域に比べてコイルの発熱の小さいＢ領域に細分し、モータ１０のＡ領域での連続運転により運転領域の制限がかかる場合には、直ちにＣ領域の運転領域に制限されるのではなく、Ｂ領域の運転領域に制限された後に、Ｃ領域の運転領域に制限されるようになるので、モータ１０がＡ領域で連続運転していたときに、過度に運転領域が制限されるのを抑制することができる。また、コイルの発熱が比較的に小さいＢ領域での連続運転時間を長くすることができ、モータ１０の運転領域が過度に制限されるのを抑制することができる。

次に、図１０のタイムチャートを参照して、実施例２における電動機の出力制限をより具体的に説明する。なお、このタイムチャートの例では、第２の所定時間ａ２と第４の所定時間ａ４を同じ時間とし、これらを第３の所定時間ａ３の２倍の時間に設定している（ａ２＝ａ４＝ａ３×２）。
図１０（Ａ）は、傾斜度βの登坂路に停車していた車両を始動させ、該登坂路を走行するに際しモータ１０をＢ領域で運転し、該登坂路を登り切るまでの所要時間がａ４（すなわち第４の所定時間ａ４）であり、該登坂路から平坦路の走行に移行した場合を示している。この場合には、走行開始から第３の所定時間ａ３を経過するまでは出力制限されないので、Ｂ領域での運転が許容される。この後、第３の所定時間ａ３を経過してから第４の所定時間ａ４を経過するまでは、モータ１０の運転領域はＢ領域での運転に制限され、トルクはＢ領域の上限トルクに制限される。つまり、走行開始から第４の所定時間ａ４を経過するまでは、モータ１０はＢ領域での運転が許容される。そして、登坂路を登り切ったときにＢ領域での運転時間が第４の所定時間ａ４となり、モータ１０の運転領域はＣ領域に制限され、トルクはＣ領域の上限トルクに制限される。その結果、モータ１０のコイル（巻線）の温度は、管理温度の上限値ｔｍａｘに至る前に低下していく。
なお、第１運転時間タイマー（出力制限時間タイマー）は、Ｂ領域での運転中はカウントダウンし、Ｃ領域に制限された後は初期値までカウントアップする。
そして、第１運転時間タイマーが初期値に戻ったとき（第２の所定時間ａ２が経過したとき）に、トルク制限が解除され、モータ１０はトルク制限なしでの運転となる。

図１０（Ｂ）は、平坦路に停車していた車両を始動させ、該平坦路を走行するに際し、モータ１０をＡ領域のフルトルクで運転し、Ａ領域での運転時間が第３の所定時間ａ３に達する前に、Ｃ領域での運転に移行した場合を示している。この場合には、モータ１０は、実質的にトルク制限を受けることなく運転されることとなる。そして、モータ１０のコイル（巻線）の温度は、管理温度の上限値ｔｍａｘ以下に保たれる。
なお、第１運転時間タイマー（出力制限時間タイマー）は、モータ１０の運転点がＣ領域に移行するまではカウントダウンし、Ｃ領域に入った後は初期値までカウントアップする。

図１０（Ｃ）は、モータ１０をＣ領域において最大回転数（最大車速Ｖｍａｘ）で運転していた状態から、傾斜度βの登坂路走行に移ってモータ１０がＢ領域での運転に移行し、該登坂路を登り切るまでの所要時間がａ４（すなわち第４の所定時間ａ４）であり、該登坂路から平坦路の走行に移行した場合を示している。
モータ１０をＣ領域において最大回転数（最大車速Ｖｍａｘ）で運転している間は、トルク制限はない。その後、登坂路走行に移りモータ１０の運転領域がＢ領域となって、Ｂ領域で運転したまま第３の所定時間ａ３を経過しても、第４の所定時間ａ４を経過するまではモータ１０の運転領域はＢ領域に制限されるだけであり、トルクはＢ領域の上限トルクに制限されるだけである。そして、登坂路を登り切ったときにＢ領域での運転時間がちょうど第４の所定時間ａ４となるので、モータ１０の運転領域はＣ領域に制限され、トルクはＣ領域の上限トルクに制限される。その結果、モータ１０のコイル（巻線）の温度は、管理温度の上限値ｔｍａｘを越えることなく、その前に低下していく。
なお、第１運転時間タイマー（出力制限時間タイマー）は、Ｂ領域での運転中はカウントダウンし、Ｃ領域に制限された後は初期値までカウントアップする。
そして、第１運転時間タイマーが初期値に戻ったとき（第２の所定時間ａ２が経過したとき）に、トルク制限が解除され、モータ１０はトルク制限なしでの運転となる。
図１０（Ｃ）の例では、トルク制限なしでの運転に移ったときに、モータ１０をＢ領域で運転しているので、再び第１運転時間タイマーがカウントダウンを開始している。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、実施例２では、モータ１０の時間定格運転領域Ｌでの連続運転時間が第３の所定時間ａ３以上となったときに運転領域をＢ領域に制限し、モータ１０Ｂの時間定格運転領域Ｌでの連続運転時間が第４の所定時間ａ４以上となったときに運転領域をＣ領域に制限したが、モータ１０のＡ領域での連続運転時間が第３の所定時間ａ３以上となったときに直ちに運転領域をＣ領域に制限するとともに、モータ１０のＢ領域での連続運転時間が第４の所定時間ａ４以上となったときにも運転領域をＣ領域に制限するようにしてもよい。このようにしても、コイルの発熱が比較的に小さいＢ領域での連続運転時間を長くすることができ、モータ１０の運転領域が過度に制限されるのを抑制することができる。

また、実施例２では、第１運転領域である時間定格運転領域Ｌをコイルの発熱の大きさに応じて二つの運転領域（Ａ領域とＢ領域）に細分化したが、三つ以上の領域に細分化することも可能である。

２ 運転領域判断手段
３ 第１運転時間タイマー
４ 出力制限手段
５ 出力制限時間タイマー
６ 出力制限解除手段
１０ モータ（電動機）
Ｃ 連続運転領域（第１運転領域）
Ｌ 時間定格運転領域（第２運転領域）

Claims (5)

1. 電流が供給されるコイルを備えた電動機の制御システムであって、
   前記電動機の出力に相関する量と回転数に相関する量とで表される運転領域において相対的にコイルの発熱が大きな第１運転領域と、相対的にコイルの発熱が小さな第２運転領域のうちのどちらの運転領域で運転しているかを判断する運転領域判断手段と、
   前記電動機が前記第１運転領域において連続して運転された運転時間である第１運転時間を検出する第１運転時間タイマーと、
   前記第１運転時間タイマーで検出された前記第１運転時間が第１の所定時間を超えると前記電動機の運転領域を前記第２運転領域に制限する出力制限手段と、
   前記電動機の運転領域が前記第２運転領域に制限された継続時間である出力制限時間を検出する出力制限時間タイマーと、
   前記出力制限時間タイマーで検出された前記出力制限時間が第２の所定時間を越えると運転領域の前記制限を解除する出力制限解除手段と、
   を備えることを特徴とする電動機の制御システム。
2. 前記第１運転領域は、前記コイルの発熱の大きさに応じてさらに複数の領域に分けられており、
   前記第１運転時間タイマーで検出された第１運転時間が前記第１の所定時間に達するまでは、第１運転時間が増大するにしたがって、前記第１運転領域内にてコイルの発熱が大きい領域から小さい領域に順に電動機の運転領域が制限されることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御システム。
3. 前記第１運転時間タイマーは、前記電動機が前記第１運転領域での運転中は初期値から第１の所定速度で減少または増加の一方の変化でカウントを行い、前記電動機が前記第２の運転領域での運転中は前記初期値を限度として第２の所定速度で前記第１運転領域でのカウントの変化とは逆方向の変化でカウントを行うカウンターにより構成されており、
   前記カウンターのカウント値が所定値に至ったときに、前記第１運転時間が第１の所定時間を超えたものとして前記電動機の運転領域を前記第２運転領域に制限することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機の制御システム。
4. 前記第１運転領域は、前記コイルの発熱の大きさに応じてさらに複数の領域に分けられており、
   前記複数の領域毎に前記第１の所定時間が異なっており、
   前記複数の領域のうち前記コイルの発熱が大きい領域ほど前記第１の所定時間が短く設定されることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御システム。
5. 前記第１の所定時間は、前記第１運転領域内の最大出力点にて前記電動機を運転した場合の前記コイルの温度上昇速度に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動機の制御システム。

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