JP2013233062A - モータ制御装置およびモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング回路およびバッテリを流れる電流により発熱する素子の過熱保護を行う。
【解決手段】検出されたモータ電流に基づいてバッテリ電流推定値を出力するバッテリ電流推定部１５と、検出されたモータ電流に基づいてモータ電流指令値を制限するための第１判定値を求めるモータ電流制限値演算部１３と、当該第１判定値によりモータ電流指令値を制限するモータ電流制御部１４ｄ、１４ｑと、バッテリ電流推定部１５からのバッテリ電流推定値を所定の第２判定値で制限するバッテリ電流制限値演算部１６と、モータ電流制御部１４ｄ、１４ｑからの出力とバッテリ電流制限値演算部１６からの出力とを比較して、小さい方の電流値でモータ１に流れる電流を制御するモータ電圧指令値制限部１８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明はモータ制御装置およびモータ制御方法に関し、特に、ＰＷＭ制御されたブラシレスモータのスイッチング回路およびバッテリを流れる電流により発熱する素子が過熱になることを防止するモータ制御装置およびモータ制御方法に関するものである。

ブラシレスモータのモータコイルに流れる電流はインバータ回路によって制御されている。インバータ回路は複数のスイッチング素子によって構成され、各スイッチング素子がオン・オフすることによって、モータコイルの各相に流れる電流を制御している。しかしながら、スイッチング素子は過熱することによって損傷するため、各スイッチング素子を流れる電流（各相のモータコイルを流れる電流）を常に監視し、各スイッチング素子が過熱状態となる前にスイッチング素子を流れる電流を制限または遮断する必要がある。

各スイッチング素子を流れる電流を制限する手段として、電流検出手段を各相のスイッチング素子に連結し、各相の電流を制限するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２５４６１８号公報

しかしながら、従来のモータ制御装置に設けられた電流制限手段は、各相に対する電流検出手段にて検出したモータ電流のみにより電流を制限しており、過熱状態を引き起こす要因の一つであるバッテリ電流は検出していない。そのため、従来の制限値は、例えばバッテリ電流が考えられる実使用条件で一番多く流れることを想定した条件で、各素子が過熱状態とならないようにモータ電流による制限値を設定している。その結果、バッテリ電流が少ない場合においては過保護になり、必要以上に電流が制限されるという問題点があった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、バッテリを流れる電流値とスイッチング回路を流れる電流値とに基づいて、それぞれに流れる電流値を別個に制限することで、必要以上に電流が制限されることなく、スイッチング回路およびバッテリを流れる電流により発熱する素子の過熱保護を行うことが可能なモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを目的とする。

この発明は、デューティ比に基づくＰＷＭ制御によりバッテリから多相モータに流れる電流をスイッチング回路により制御するモータ制御装置であって、前記スイッチング回路を流れる電流をモータ電流として検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された前記モータ電流に基づいて、前記バッテリに流れるバッテリ電流を推定してバッテリ電流推定値として出力する電流算出手段と、外部から入力されるトルク指令値および磁束指令値とに基づいてモータ電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流検出手段で検出された前記モータ電流に基づいて、前記モータ電流指令値を制限するための第１判定値を求め、前記モータ電流指令値が前記第１判定値より大きい場合には前記モータ電流指令値を前記第１判定値に制限し、そうでなければ、前記モータ電流指令値をそのまま出力する第１の電流制限手段と、前記電流算出手段で演算された前記バッテリ電流推定値が予め設定された所定の第２判定値より大きい場合には前記バッテリ電流推定値を前記第２判定値に制限し、そうでなければ、前記バッテリ電流推定値をそのまま出力する第２の電流制限手段と、前記第１の電流制限手段からの出力と前記第２の電流制限手段からの出力とを比較して、小さい方の電流値で前記多相モータに流れる電流を制御するモータ指令値制限手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置である。

この発明は、デューティ比に基づくＰＷＭ制御によりバッテリから多相モータに流れる電流をスイッチング回路により制御するモータ制御装置であって、前記スイッチング回路を流れる電流をモータ電流として検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出された前記モータ電流に基づいて、前記バッテリに流れるバッテリ電流を推定してバッテリ電流推定値として出力する電流算出手段と、外部から入力されるトルク指令値および磁束指令値とに基づいてモータ電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記電流検出手段で検出された前記モータ電流に基づいて、前記モータ電流指令値を制限するための第１判定値を求め、前記モータ電流指令値が前記第１判定値より大きい場合には前記モータ電流指令値を前記第１判定値に制限し、そうでなければ、前記モータ電流指令値をそのまま出力する第１の電流制限手段と、前記電流算出手段で演算された前記バッテリ電流推定値が予め設定された所定の第２判定値より大きい場合には前記バッテリ電流推定値を前記第２判定値に制限し、そうでなければ、前記バッテリ電流推定値をそのまま出力する第２の電流制限手段と、前記第１の電流制限手段からの出力と前記第２の電流制限手段からの出力とを比較して、小さい方の電流値で前記多相モータに流れる電流を制御するモータ指令値制限手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置であるので、バッテリを流れる電流値とスイッチング回路を流れる電流値とに基づいて、それぞれに流れる電流値を別個に制限することで、必要以上に電流が制限されることなく、スイッチング回路およびバッテリを流れる電流により発熱する素子の過熱保護を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の構成図である。 図１のマイクロコントローラに内蔵されたソフトウェアのプログラムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置のモータ電流制限値を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の合成駆動電流対モータ電流制限値変化速度をモータの回転時および停止時について示す特性図である。 本発明の実施の形態１におけるバッテリ電流推定を説明する図である。 本発明の実施の形態１におけるモータ電圧指令値を制限する方法を説明する図である。

実施の形態１．
本発明は、ＰＷＭ制御されたブラシレスモータのスイッチング回路やバッテリを流れる電流により発熱する素子が過熱になることを防止するためのモータ制御装置である。さらに詳細に説明すれば、バッテリを流れる電流値と各スイッチング素子を流れる電流値とに基づいて、スイッチング回路に流れる電流値およびバッテリに流れる電流値を制限し、当該電流値が流れることで過熱となるか否かを判定して、スイッチング回路およびバッテリを流れる電流により発熱する素子の過熱保護を行うモータ制御装置である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。各図において同一または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置を周辺機器とともに示すブロック図である。図１において、このモータ制御装置は、多相モータである３相ブラシレスモータ１（以下「モータ１」と略称する）に接続されている。

モータ制御装置は、モータ１のロータの磁極位置を検出する位置センサ（位置検出手段）２と、バッテリＢＴから駆動電力を得てモータ１を駆動するＰＷＭインバータ（インバータ装置）３と、ＰＷＭインバータ３からモータ１に入力される３相のモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流検出器（電流検出手段）４と、外部から与えられるトルク指令値Ｔ＊と磁束指令値Ｆ＊とに基づいてモータ１のモータ電流指令値であるｄ軸（磁束軸）指令電流Ｉｄ＊およびｑ軸（トルク軸）指令電流Ｉｑ＊を生成する電流指令値演算部５と、モータ電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を用いてＰＷＭインバータ３を制御するマイクロコントローラ６（モータ制御手段）とを備えている。

マイクロコントローラ６は、モータ電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を制限して過熱を防止する過熱保護部７と、電流検出器４の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器８ｕ，８ｖ，８ｗ（以下「Ａ／Ｄ変換器８」と総称する）と、Ａ／Ｄ変換器８の出力を３相交流座標からｄ軸と（ｄ軸に直交する）ｑ軸とからなるｄｑ座標に変換する３相−ｄｑ座標変換部９（図１では「座標変換部９」と略称にて示す）と、後述するモータ電流制限部１４の出力と３相−ｄｑ座標変換部９の出力との差分を出力する減算器１９ｄ，１９ｑ（以下「減算器１９」と総称する）からの出力に基づいてｄｑ座標上でフィードバック制御を行う電流制御部１０ｄ，１０ｑ（以下「電流制御部１０」と総称する）と、電流制御部１０の出力をｄｑ座標から３相交流座標に変換するｄｑ−３相座標変換部１１（図１では「座標変換部１１」と略称にて示す）と、を備えている。

マイクロコントローラ６は、さらに、ＵＶＷ各相のデューティ比Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗ、および、モータ１に流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいて、バッテリＢＴに流れるバッテリ電流Ｉｂを推定し、バッテリ電流推定値Ｉｂ＊を出力するバッテリ電流推定部（電流算出手段）１５と、バッテリ電流推定値Ｉｂ＊を、予め設定された所定のバッテリ電流制限値Ｉｂｒ以下になるように制限し、バッテリ制限後電流Ｉｂｒ＊を出力するバッテリ電流制限値演算部１６と、バッテリＢＴに流れるバッテリ電流Ｉｂがバッテリ制限後電流Ｉｂｒ＊以下になるように、モータ電圧指令値に対する最大許容値であるモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔを求めるモータ電圧指令制限値算出器１７と、ｄｑ−３相座標変換部１１から出力されるＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、Ｗ相電圧指令値Ｖｗに対して、モータ電圧指令制限値算出部１７で算出されたモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔと比較し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、Ｗ相電圧指令値Ｖｗがモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔを超えている場合には、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、Ｗ相電圧指令値Ｖｗをモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔに制限するモータ電圧指令値制限部１８とを備えている。

過熱保護部７は、ロータの磁極位置からモータ１の回転速度Ｒ１を演算するモータ回転速度演算部１２と、予め設定された所定の過熱保護判定しきい値と３相−ｄｑ座標変換部９の出力との差分を出力する減算器２０ｄ，２０ｑ（以下「減算器２０」と総称する）と、モータ回転速度演算部１２の出力したモータ回転速度Ｒ１と減算器２０の出力とが入力され、モータ電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を制限するためのモータ電流制限値Ｉｄｒ，Ｉｑｒを演算するモータ電流制限値演算部１３と、モータ電流制限値演算部１３の出力したモータ電流制限値Ｉｄｒ，Ｉｑｒに基づいて、モータ電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を制限するモータ電流制限部１４ｄ、１４ｑ（以下「モータ電流制限部１４」と総称する）と、モータ電流制限部１４の出力と３相−ｄｑ座標変換部９の出力との差分を出力する上述した減算器１９とを備えている。

ここで、３相−ｄｑ座標変換部９、電流制御部１０、ｄｑ−３相座標変換部１１、モータ回転速度演算部１２、モータ電流制限値演算部１３、モータ電流制限部１４、および、減算器１９，２０は、マイクロコントローラ６にソフトウェアとして内蔵されている。

図２は、図１のマイクロコントローラ６に内蔵されたソフトウェアのプログラムの動作を示すフローチャートである。このプログラムは、一定の周期で、周期的に繰り返し呼び出されるものである。

以下、上記構成のモータ制御装置についての動作を図２を用いて説明する。
まず、位置センサ２でモータ１のロータの磁極位置が所定時間毎に検出され、モータ回転速度演算部１２で、位置センサ２による今回検出の磁極位置と前回検出の磁極位置との差分演算が行われ、当該差分からモータ回転速度Ｒ１が演算されて出力される（ステップＳ２１）。

また、電流検出器４では、ＰＷＭインバータ３からモータ１に入力される３相のモータ駆動電流の、ｕ相駆動電流Ｉｕとｖ相駆動電流Ｉｖとｗ相駆動電流Ｉｗとが検出され、それらの３相のモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが出力される（ステップＳ２２）。

３相のモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、Ａ／Ｄ変換器８でディジタル信号に変換された後に、３相−ｄｑ座標変換部９でｄｑ座標に変換され、図３に示すｄ軸駆動電流（ｄ軸成分電流）Ｉｄおよびｑ軸駆動電流（ｑ軸成分電流）Ｉｑとして出力される（ステップＳ２３）。

モータ電流制限値演算部１３では、ｄ軸駆動電流Ｉｄとｑ軸駆動電流Ｉｑとが次式（１）によってベクトル合成され、合成駆動電流（合成電流）Ｉｓが求められる（ステップＳ２４）。

ここで、合成駆動電流Ｉｓが一定である場合、図３に破線で示した半径一定の円をモータ電流制限値として表すことができる。このことは、３相のモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを合成した結果が一定の電流値であることを示している。また、合成駆動電流Ｉｓは、モータ１のロータの磁極位置、即ちｑ軸と合成駆動電流Ｉｓとのなす位相角θ（以下、「電流位相角θ」と略称する）に影響されないものであって、モータ１に通電される電流値を代表することができる。

ｄｑ−３相座標変換部９から出力されたｄ軸駆動電流Ｉｄおよびｑ軸駆動電流Ｉｑは、減算器２０でそれぞれ過熱保護判定用しきい値と比較されて、偏差が求められる。各偏差の最大値は、例えば図４と同様の特性に従って、モータ電流制限値変化速度Ｖｍとして出力される。このとき、図４に示した横軸は、合成駆動電流Ｉｓから、上記の偏差に読み替えられる。また、図４において、破線がモータ１が回転しているときに用いるモータ電流制限値変化速度Ｖｍの値で、実線がモータ１が停止しているときに用いるモータ電流制限値変化速度Ｖｍの値である。モータ１が回転しているか停止しているかの判定は、モータ回転速度Ｒ１を閾値判定することにより決定する。モータ電流制限値演算部１３では、モータ１の回転／停止の別に基づいて２種類の中からモータ電流制限値変化速度Ｖｍが選択され、選択されたモータ電流制限値変化速度Ｖｍを積算して、モータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）が演算される（ステップＳ２５）。なお、ステップＳ２５の詳細な動作については後述する。

モータ電流制限部１４では、電流指令値演算部５からｄ軸指令電流Ｉｄ＊およびｑ軸指令電流Ｉｑ＊が入力されるとともに、モータ電流制限値演算部１３からｄ軸モータ電流制限値Ｉｄｒおよびｑ軸モータ電流制限値Ｉｑｒが入力され、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊およびｑ軸指令電流Ｉｑ＊が、それぞれ、ｄ軸モータ電流制限値Ｉｄｒおよびｑ軸モータ電流制限値Ｉｑｒ以下になるように制限され、ｄ軸制限後電流Ｉｄｒ＊およびｑ軸制限後電流Ｉｑｒ＊として出力される（ステップＳ２６、ステップＳ２７）。具体的には、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊およびｑ軸指令電流Ｉｑ＊が、それぞれ、ｄ軸モータ電流制限値Ｉｄｒおよびｑ軸モータ電流制限値Ｉｑｒ以下であれば、そのままの値が出力され、一方、ｄ軸モータ電流制限値Ｉｄｒおよびｑ軸モータ電流制限値Ｉｑｒを超えていれば、ｄ軸モータ電流制限値Ｉｄｒおよびｑ軸モータ電流制限値Ｉｑｒの値が出力される。

減算器１９では、モータ電流制限部１４からｄ軸制限後電流Ｉｄｒ＊およびｑ軸制限後電流Ｉｑｒ＊が入力され、ｄｑ−３相座標変換部９からｄ軸駆動電流Ｉｄおよびｑ軸駆動電流Ｉｑが入力されて、ｄ軸制限後電流Ｉｄｒ＊とｄ軸駆動電流Ｉｄの差分およびｑ軸制限後電流Ｉｑｒ＊とｑ軸駆動電流Ｉｑの差分が演算され、電流制御部１０に入力される。電流制御部１０では、減算器１９の出力に基づいて、フィードバック制御が行われる（ステップＳ２８、ステップＳ２９）。

ｄｑ−３相座標変換部１１では、電流制御部１０の出力がｄｑ座標から３相交流座標に変換されて、モータ電圧指令値制限部１８を介して、ＰＷＭインバータ３に出力される（ステップＳ３０）。モータ１は、ＰＷＭインバータ３の出力によって駆動される。

続いて、ステップＳ２５におけるモータ電流制限値演算部１３の動作を詳細に説明する。
モータ電流制限値演算部１３では、モータ回転速度演算部１２からのモータ回転速度Ｒ１と自身が演算した合成駆動電流Ｉｓとを用いて、図４に示す特性（所定の関数）に基づいて、モータ１に許容する最大電流を漸減あるいは漸増するモータ電流制限値変化速度Ｖｍが算出される。続いて、モータ電流制限値変化速度Ｖｍを積算し、モータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）が演算される。モータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）は、ｄｑ座標上でモータ電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を制限するものである。

ここで、モータ電流制限値演算部１３では、モータ回転速度Ｒ１が、任意に設定される所定の回転速度ξ以上であるとき、モータ１が回転していると判断し、破線のモータ電流制限値変化速度Ｖｍ（図４参照）を用いて、モータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）を演算する。

また、モータ電流制限値演算部１３では、モータ回転速度Ｒ１が任意に設定される所定の回転速度ξ未満であるとき、モータ１が停止していると判断し、実線のモータ電流制限値変化速度Ｖｍ（図４参照）を用いて、モータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）を演算する。

したがって、モータ１に許容する最大電流を漸減する際の勾配を、モータ回転速度Ｒ１に応じて切り替えることができるので、モータ１の回転時には、モータ１の停止時よりも漸減の勾配を小さくすることができる。

なお、モータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）を漸増する場合、モータ１の回転時および停止時にかかわらずマイクロコントローラ６またはモータ１の放熱特性によりモータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）が決まるため、モータ１の回転時および停止時を同一のパラメータとして設定する。

モータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）は、電流位相角θ（図３参照）が一定となるように、ｄ軸電流制限値Ｉｄｒおよびｑ軸電流制限値Ｉｑｒに分解されてモータ電流制限部１４に出力される。ｄ軸電流制限値Ｉｄｒおよびｑ軸電流制限値Ｉｑｒは、例えば図４にモータの回転時および停止時について示した特性と同様の特性になる。

本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置によれば、モータ回転速度Ｒ１に応じてモータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）を演算することができるので、適切にモータ１を過熱保護することができる。

また、合成駆動電流Ｉｓに応じてモータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）を演算するので、モータ１の停止時における特定のモータ相への熱集中にも対応でき、またモータ１の回転時における発熱が平均化された状況にも対応することができる。

また、モータ電流制限値演算部１３で算出されたモータ電流制限値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）は、ｄｑ座標上でモータ電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を制限するものであり、３相交流座標に座標変換される前にモータ電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を制限するため、モータ１の回転状況によって各モータ相の電流バランスが崩れることなく電流を漸減することができる。

バッテリ電流推定部１５では、バッテリＢＴに流れるバッテリ電流Ｉｂを推定する。

以下にバッテリ電流の推定方法を説明する。
図５は、バッテリ電流推定に係わるモータ駆動装置を示すブロック図である。図５に示すように、ＰＷＭインバータ３には、のべ６個のスイッチング素子３０が設けられている。具体的には、上側に、各相に対応する３個のスイッチング素子３０ＵＵ、３０ＶＵ、３０ＷＵ（以下、「上側スイッチング素子３０ＵＵ、３０ＶＵ、３０ＷＵ」とする）が設けられ、下側に、各相に対応する３個のスイッチング素子３０ＵＬ、３０ＶＬ、３０ＷＬ（以下、「下側スイッチング素子３０ＵＵ、３０ＶＵ、３０ＷＵ」とする）が設けられている。これらのスイッチング素子は、例えばＦＥＴ等の半導体素子から構成される。各スイッチング素子は、各相毎に、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とが直接に接続されており、のべ３つの直列体が構成されている。

図５において、ＵＶＷ各相のデューティ比をＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗ、モータに流れる相電流をＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗとすると、各上側スイッチング素子３ＵＵ、３ＶＵ、３ＷＵに流れる平均電流（Ｉｕｕ、Ｉｖｕ、Ｉｗｕ）は、次式（２）で表すことができる。

Ｉｕｕ＝Ｉｕ＊Ｄｕ・・・（２−１）
Ｉｖｕ＝Ｉｖ＊Ｄｖ・・・（２−２）
Ｉｗｕ＝Ｉｗ＊Ｄｗ・・・（２−３）

バッテリ電流Ｉｂは、上側スイッチング素子３ＵＵ、３ＶＵ、３ＷＵに流れる電流の和であることから、次式（３）で表すことができる。

Ｉｂ＝Ｉｕｕ＋Ｉｖｕ＋Ｉｗｕ・・・（３）

したがって、バッテリ電流Ｉｂは、（２），（３）式より、次式（４）のように表すことができる。

Ｉｂ＝Ｉｕ＊Ｄｕ＋Ｉｖ＊Ｄｖ＋Ｉｗ＊Ｄｗ・・・（４）

従って、式（４）に、ＵＶＷ各相のデューティ比Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗ、および、モータに流れる相電流をＩｕ、Ｉｖ、Ｉｗの値を代入することにより、バッテリ電流推定値Ｉｂ＊を求めることができる。

バッテリ電流制限値演算部１６では、バッテリ電流推定値１５で推定されたバッテリ電流推定値Ｉｂ＊が、予め設定された所定のバッテリ電流制限値Ｉｂｒ以下になるように制限され、バッテリ制限後電流Ｉｂｒ＊として出力される。具体的には、バッテリ電流推定値Ｉｂ＊が、バッテリ電流制限値Ｉｂｒ以下であれば、そのままの値が出力され、一方、バッテリ電流制限値Ｉｂｒを超えていれば、バッテリ電流制限値Ｉｂｒの値が出力される。

モータ電圧指令制限値算出部１７は、バッテリＢＴに流れるバッテリ電流Ｉｂがバッテリ制限後電流Ｉｂｒ＊以下になるように、モータ電圧指令値としての最大許容値であるモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔを決める。

モータ電圧指令値制限部１８は、ｄｑ−３相座標変換部１１から出力されるＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、Ｗ相電圧指令値Ｖｗに対して、モータ電圧指令制限値算出部１７より算出されたモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔとの比較を行い、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、Ｗ相電圧指令値Ｖｗがモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔを超えている場合には、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ、Ｗ相電圧指令値Ｖｗをモータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔへと制限する。この処理は、すなわち、モータ電圧指令値制御部１８が、電流制御部１０からの出力とバッテリ電流制限値演算部１６からの出力とを比較して、小さい方の電流値に基づいてモータ１に流れる電流を制御することを意味する。

モータ電圧指令値の制限方法は、図６に示すものと同じであり、モータ電圧指令値制限部１８において、モータ電圧指令制限値Ｖｌｉｍｉｔ（Ｖｕ＊＊、Ｖｖ＊＊、Ｖｗ＊＊）以下に制限された各相のモータ電圧指令値Ｄｕ、Ｄｖ、ＤｗはＰＷＭ制御器１６に入力され、ＰＷＭ制御器１６によりＰＷＭインバータ３を制御して、モータ１を回転駆動する。

以上のように、本発明の実施の形態１の発明によれば、デューティ比に基づくＰＷＭ制御をＰＷＭインバータ３（スイッチング回路）にて行うことにより、バッテリＢＴからモータ１に流れる電流を制御するモータ制御装置であって、ＰＷＭインバータ３（スイッチング回路）を流れる電流をモータ電流値として検出する電流検出手段（電流検出器４）と、ＰＷＭインバータ３（スイッチング回路）に流れる電流をバッテリ電流値として推定する電流算出手段（バッテリ電流推定部１５）と、モータ電流値が所定の第１判定値（Ｉｄｒ、Ｉｑｒ）より大きい場合には、モータ電流を制限する第１の電流制限手段（モータ電流制限値演算部１３、モータ電流制御部１４）と、推定したバッテリ電流値が所定の第２判定値（Ｉｂｒ）より大きい場合には、バッテリ電流を制限する第２の電流制限手段（バッテリ電流制限値演算部１６）とを備え、ＰＷＭインバータ３に流れるモータ電流値とバッテリＢＴに流れるバッテリ電流値とを切り分けて制限することで、ＰＷＭインバータ３（スイッチング回路）を流れる電流により発熱するスイッチング素子３０の過熱保護と、バッテリＢＴを流れる電流により発熱するスイッチング素子３０の過熱保護を切り分けることができる。

したがって、過熱保護手段を素子に流れる電流により切り分けることで、素子の過保護をなくすことができ、最適な過熱保護を行うことで従来より連続通電時間を長くすることができる。

また、モータ指令値制限手段（モータ電圧指令値制限部１８）により、ＰＷＭインバータを流れる電流により算出されるモータ電流制限値と、バッテリを流れる電流により算出されるバッテリ電流制限値を比較し、小さい方の電流値で電流を制限することで、電流により発熱する素子に対してより最適な過熱保護ができる。

１ ３相ブラシレスモータ、２ 位置センサ、３ ＰＷＭインバータ、４ 電流検出器、５ 電流指令値演算部、６ マイクロコントローラ、７ 過熱保護部、８ Ａ／Ｄ変換器、９ ３相−ｄｑ座標変換部、１０ 電流制御部、１１ ｄｑ−３相座標変換部、１２ モータ回転速度演算部、１３ モータ電流制限値演算部、１４ モータ電流制限部、１５ バッテリ電流推定部、１６ バッテリ電流制限値演算部、１７ モータ電圧指令制限値算出器、１８ モータ電圧指令値制限部、１９，２０ 減算器、Ｉｄ ｄ軸駆動電流、Ｉｑ ｑ軸駆動電流、Ｉｄ＊ ｄ軸指令電流、Ｉｑ＊ ｑ軸指令電流、Ｉｄｒ ｄ軸モータ電流制限値、Ｉｑｒ ｑ軸モータ電流制限値、Ｉｄｒ＊ ｑ軸制限後電流、Ｉｑｒ＊ ｑ軸制限後電流、Ｖｕ Ｕ相指令電圧、Ｖｖ Ｖ相指令電圧、Ｖｗ Ｗ相指令電圧、Ｄｕ Ｕ相ＰＷＭ駆動Ｄｕｔｙ、Ｄｖ Ｖ相ＰＷＭ駆動Ｄｕｔｙ、Ｄｗ Ｗ相ＰＷＭ駆動Ｄｕｔｙ、ＢＴ バッテリ。

Claims (5)

1. デューティ比に基づくＰＷＭ制御によりバッテリから多相モータに流れる電流をスイッチング回路により制御するモータ制御装置であって、
   前記スイッチング回路を流れる電流をモータ電流として検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段で検出された前記モータ電流に基づいて、前記バッテリに流れるバッテリ電流を推定してバッテリ電流推定値として出力する電流算出手段と、
   外部から入力されるトルク指令値および磁束指令値とに基づいてモータ電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
   前記電流検出手段で検出された前記モータ電流に基づいて、前記モータ電流指令値を制限するための第１判定値を求め、前記モータ電流指令値が前記第１判定値より大きい場合には前記モータ電流指令値を前記第１判定値に制限し、そうでなければ、前記モータ電流指令値をそのまま出力する第１の電流制限手段と、
   前記電流算出手段で演算された前記バッテリ電流推定値が予め設定された所定の第２判定値より大きい場合には前記バッテリ電流推定値を前記第２判定値に制限し、そうでなければ、前記バッテリ電流推定値をそのまま出力する第２の電流制限手段と、
   前記第１の電流制限手段からの出力と前記第２の電流制限手段からの出力とを比較して、小さい方の電流値で前記多相モータに流れる電流を制御するモータ指令値制限手段と
   を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記多相モータの回転速度を検出する回転速度検出手段をさらに備え、
   前記第１の電流制限手段は、前記回転速度検出手段により検出された前記回転速度から、前記多相モータの回転の有無を判断して、当該多相モータの回転の有無に応じて前記第１判定値を演算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. 前記電流検出手段で検出された前記モータ電流を、ｄ軸（磁束軸）成分電流と、前記ｄ軸成分電流に直交するｑ軸（トルク軸）成分電流とに座標変換する座標変換手段をさらに備え、
   前記第１の電流制限手段は、前記ｄ軸成分電流および前記ｑ軸成分電流との合成駆動電流を求めて、当該合成駆動電流に基づいて前記第１判定値を演算することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記電流算出手段は、前記デューティ比、および、前記電流検出手段により検出された前記スイッチング回路に流れる電流に基づいて、前記バッテリ電流推定値を演算することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. デューティ比に基づくＰＷＭ制御によりバッテリから多相モータに流れる電流をスイッチング回路により制御するモータ制御方法であって、
   前記スイッチング回路を流れる電流をモータ電流として検出する電流検出ステップと、
   前記電流検出ステップで検出された前記モータ電流に基づいて、前記バッテリに流れるバッテリ電流を推定してバッテリ電流推定値として出力する電流算出ステップと、
   外部から入力されるトルク指令値および磁束指令値とに基づいてモータ電流指令値を演算する電流指令値演算ステップと、
   前記電流検出ステップで検出された前記モータ電流に基づいて、前記モータ電流指令値を制限するための第１判定値を求め、前記モータ電流指令値が前記第１判定値より大きい場合には前記モータ電流指令値を前記第１判定値に制限し、そうでなければ、前記モータ電流指令値をそのまま出力する第１の電流制限ステップと、
   前記電流算出ステップで演算された前記バッテリ電流推定値が予め設定された所定の第２判定値より大きい場合には前記バッテリ電流推定値を前記第２判定値に制限し、そうでなければ、前記バッテリ電流推定値をそのまま出力する第２の電流制限ステップと、
   前記第１の電流制限ステップによる出力と前記第２の電流制限ステップによる出力とを比較して、小さい方の電流値で前記多相モータに流れる電流を制御するモータ指令値制限ステップと
   を備えたことを特徴とするモータ制御方法。

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