JP2014230434A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを暖機する時間を短縮化したモータ制御装置を提供する。
【解決手段】スイッチング素子を有し、入力される電力を変換してモータに供給するインバータ２と、モータ３のロータの温度を検出する検出手段と、モータ３の電流を制御する電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、電流指令値に基づきインバータを制御する制御手段とを備え、電流指令値演算手段は、モータ３のトルク成分に対応する軸の電流指令値をゼロにし、かつ、制限電流値以下の電流を正負の交互に所定の周期でモータ３に流す電流指令値を、暖機用電流指令値として演算し、制御手段は、検出手段により検出された検出温度が所定の温度より低い場合に、暖機用電流指令値に基づいてインバータ２を制御することでモータを暖機する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータ制御装置に関するものである。

モータと減速機とを内蔵したモータ内蔵ロータにおいて、モータは、モータ本体１２内に固定子と、回転子と、位置検出子と、サーミスタとを内蔵している。そして、回転子の停止時に、鉄心に導線が巻き付けられたコイルで構成した固定子に、直流電流を通電させることで、固定子を発熱させて、モータ本体内の温度を上昇させて、各構成部材間に塗布されているグリスを暖めるモータが開示されている（特許文献１）。

特開２００３−１３４８８１号公報

しかしながら、直流電流を通電し、そのコイル自体の発熱を利用して、モータの構成部品を暖めており、ロータを所定の温度まで暖めるためには時間がかかってしまう、という可能性があった。

本発明が解決しようとする課題は、モータを暖機する時間を短縮化したモータ制御装置を提供することである。

本発明は、モータのトルク成分に対応する軸の電流指令値をゼロにし、かつ、制限電流値以下の電流を正負の交互に所定の周期でモータに流す電流指令値を、暖機用電流指令値として演算し、ロータの検出温度が所定の温度より低い場合に、暖機用電流指令値に基づいてインバータを制御することでモータを暖機することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、電流を正負の交互に流すことで、誘電電流及び渦電流の少なくともいずれか一方の電流がロータに流れるために、ヒステリシス損が発生し、また、当該電流を継続的にモータに流すことができるため、ロータを暖機させる時間を短縮化させることができる、という効果を奏する。

本発明の実施形態に係る電動車両システムのブロック図である。 図１のモータトルク制御部で参照されるマップを説明するためのグラフであって、アクセル開度毎に設定された、モータ回転数とトルク指令値の相関性を示すグラフである。 図１の電流制御部のブロック図である。 図１のモータコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 図１のモータコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 図１のモータコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 比較例に係るモータ制御装置の特性を示すグラフであって、（ａ）はｄｑ軸電流の時間特性を、（ｂ）は相電流（ｕ、ｖ、ｗ相電流）の時間特性を、（ｃ）はロータ温度の特性を、（ｄ）はモータ３のトルク特性を示すグラフである。 本発明に係るモータ制御装置の特性を示すグラフであって、（ａ）はｄｑ軸電流の時間特性を、（ｂ）は相電流（ｕ、ｖ、ｗ相電流）の時間特性を、（ｃ）はロータ温度の特性を、（ｄ）はモータ３のトルク特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御装置を搭載した車両システムの構成を示すブロック図である。以下、本例のモータ制御装置を電気自動車に適用した例を挙げて説明するが、本例のモータ制御装置は、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電気自動車以外の車両にも適用可能である。

図１に示すように、本例のモータ制御装置を含む車両は、バッテリ１、インバータ２、駆動モータ３、減速機４、ドライブシャフト（駆動軸）５、車輪６、７、電圧センサ８、電流センサ９、回転センサ１０、温度センサ１１、充電器１２、充電ポート１３、モータコントローラ２０、及びバッテリコントローラ３０を備えている。

バッテリ１は、車両の動力源であって、複数の二次電池を直列又は並列に接続することで構成されている。インバータ２は、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の複数スイッチング素子を各相毎に接続した電力変換回路を有している。インバータ２は、モータコントローラ２０からの駆動信号により、当該スイッチング素子のオン、オフを切り替えることで、バッテリ１から出力される直流電力を交流電力に変換し駆動モータ３に出力し、駆動モータ３を駆動させる。またインバータ２は、駆動モータ３の回生により出力された交流電力を逆変換して、バッテリ１に出力する。インバータ２は、１相あたり２個のスイッチング素子を、３相にしつつプリッジ状に接続した接続回路を有している。スイッチング素子には、例えばＭＯＳＦＥＴや、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子である。

駆動モータ３（以下、モータ３と称す。）は、車両の駆動源であって、減速機４及びドライブシャフト５を介して駆動輪６、７に駆動力を伝達するための誘導モータである。モータ３は、車両の走行時に、駆動輪６、７に連れ回されて回転し、回生の駆動力を発生することで、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。これにより、バッテリ１は、モータ３の力行により放電され、モータ３の回生により充電される。モータ３には、誘導モータ又は同期モータが用いられる。

電圧センサ８は、バッテリ１の電圧を検出するセンサであり、バッテリ１とインバータ２の間に接続されている。電圧センサ８の検出電圧は、モータコントローラ２０及びバッテリコントローラ３０に出力される。電流センサ９は駆動モータ３の電流を検出するためのセンサであり、インバータ２と駆動モータ３との間に接続されている。電流センサ９の検出電流は、モータコントローラ２０に出力される。回転数センサ１０は、駆動モータ３の回転数を検出するためのセンサであり、レゾルバ等で構成されている。回転数センサ１０の検出値はモータコントローラ２０に出力される。

温度センサ１１は、駆動モータ１０のロータを検出するためのセンサである。温度センサ１１は、モータ１１に備え付けられている。

充電器１２は、充電ポート１３に接続される充電プラグを介して、外部の充電装置から供給される電力を、バッテリ１の充電に適した電力に変換し、バッテリ１に供給することで、バッテリ１を充電する。充電器１２の出力側は、バッテリ１とインバータ２とを接続する配線に、電気的に接続されている。そのため、充電器１２から出力される電力を、バッテリ１のみに限らず、インバータ２にも供給することができる。

充電ポート１３は、車両の表面に設けられ、充電プラグを接続するための接続口を有している。充電プラグは、外部の充電装置に接続されている充電用のケーブルの先端部分に設けられている。そして、充電プラグが充電ポート１３に挿入されることで、外部の充電装置から、バッテリ１又はインバータ２に電力を供給できる状態となる。

モータコントローラ２０は、車両の車速（Ｖ）、アクセル開度（ＡＰＯ）、モータ３の回転子位相（θ_ｒｅ）、モータ３の電流、バッテリ１の電圧等に基づき、インバータ２を動作するためのＰＷＭ信号を生成し、インバータ２を動作させるドライバ回路（図示しない）にＰＷＭ信号を出力する。そして、当該ドライバ回路が、ＰＷＭ制御信号に基づき、インバータ２のスイッチング素子の駆動信号を制して、インバータ２に出力する。これにより、モータコントローラ２０は、インバータ２を動作させることで、モータ３を駆動させている。

モータコントローラ２０は、ユーザのアクセス操作等によるトルク要求に対して、モータ３を駆動するよう制御する通常時のモータの制御モード（通常制御モード）と、低温状態のモータを暖機させる暖機制御モードとを切り替えて、インバータ２、モータ３を制御している。モータコントローラ２０は、モータトルク制御部２１、制振制御部２２及び電流制御部２３を有している。

モータトルク制御部２１は、モータコントローラ２０に入力される車両変数を示す車両情報の信号に基づき、ユーザの操作による要求トルク又はシステム上の要求トルクを、駆動モータ３から出力させるためのトルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）を算出する。

トルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）の演算について、図２を用いて説明する。図２は、アクセル開度毎に設定された、モータ回転数とトルク指令値の相関性を示すグラフである。

モータトルク制御部２１には、図２の関係を示すトルクマップが予め記憶されている。トルクマップは、アクセル開度毎で、モータ３の回転数に対するトルク指令値の関係により予め設定されている。トルクマップは、アクセル開度及びモータ回転数に対して、モータ３から効率よくトルクを出力させるためのトルク指令値で設定されている。

モータ回転数は、回転センサ１０の検出値に基づき算出される。アクセル開度は、図示しないアクセル開度センサにより検出される。そして、モータトルク制御部２１は、トルクマップを参照し、入力されたアクセル開度（ＡＰＯ）及びモータ回転数に対応するトルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）を演算する。

また、モータトルク制御部２１は、モータ３のロータ温度に応じて、トルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）に制限をかけることで、トルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出し、制振制御部２２に出力する。モータ３のロータ温度が低い場合には、常温状態と比べて、誘起電圧が高くなってしまう。そのため、モータ３の出力トルクが要求トルクに一致させるように、インバータ２を制御した場合には、バッテリ１からモータ３への印加電圧が低くなり、実際の出力トルクが要求トルクどおりにならず、制御系が不安定になる可能性がある。そのため、ロータ温度が低い場合には、モータトルク制御部２１は、トルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）に制限をかけて、トルク指令値を制限値以下に抑えている。

制振制御部２２は、駆動モータ３を制振させ、ドライブシャフト５（駆動軸）のねじり振動を抑制させるための制御部であり、駆動モータ３のトルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）に基づき、駆動モータ３を制振させるトルク指令値（Ｔ_ｍ３ ^＊）を演算し、電流制御部２３に出力する。

なお、制振制御後のトルク指令値（Ｔ_ｍ３ ^＊）の算出方法は、例えば、特許文献（特開２００１−４５６１３号公報、特開２００３−９５５９号公報）を参照すればよい。

電流制御部２３は、トルク指令値（Ｔ_ｍ３ ^＊）に基づき、モータ３に流れる電流の指令値を演算し、当該指令値に基づいてインバータ２を制御する制御部である。
を制御する制御部である。電流制御部２３は、暖機モードの時には、後述する電流指令値演算器２３１により、暖機用の電流指令値を演算する。

バッテリコントローラ３０は、電圧センサ８の検出電圧により、バッテリ１の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出することで、バッテリ１の状態を管理している。また、バッテリコントローラ３０は、充電器１２を制御することで、外部の充電装置によるバッテリ１の充電の制御を行っている。

バッテリコントローラ３０は、充電ポート１３に充電プラグが差し込まれたことを検出すると、バッテリ１の状態に応じて、バッテリ１の充電に適した電圧又は電流を算出する。そして、外部の充電装置１から充電器１２に電力が供給されると、バッテリコントローラ３０は、充電器１２を制御して、充電器１２への入力電力を、バッテリ１の充電電力に変換して、バッテリ１に電力を供給する。そして、バッテリ１のＳＯＣが目標ＳＯＣに達すると、バッテリコントローラ３０は、充電器１２を制御して、充電器１２からバッテリ１への電力の供給を停止しつつ、充電ケーブルを介して、充電を停止する旨の停止信号を、外部の充電装置に出力する。

また、バッテリコントローラ３０は、充電ポート１３に充電プラグが差し込まれた場合には、外部の充電装置の電力を利用できる旨の信号を、モータコントローラ２０に出力する。モータコントローラ２０は、この信号を受信することで、外部の充電装置の電力を用いてモータ３に電流を流すことが可能なことを、認識する。

ナビゲーションシステム４０は、ＧＰＳ受信器を用いて車両の現在地を測定しつつ、メモリに保存された地図データを参照して、目的地までの走行ルートを測定する。また、ナビゲーションシステム４０は、車両の走行開始の予定時刻を管理している。走行開始の予定時刻は、例えば、ユーザの入力情報により設定されている。あるいは、ナビゲーションシステムにより過去の走行履歴を記録し、走行履歴から、走行開始の予定時刻を推定してもよい。

次に、図３を用いて、電流制御部２３の構成について説明する。図４は、電流制御部２３の構成を示すブロック図である。

電流制御部２３は、電流指令値演算器２３１、減算器２３２、電流ＦＢ制御器２３３、座標変換器２３４、ＰＷＭ変換器２３５、ＡＤ変換器２３６、座標変換器２３７、パルスカウンタ２３８、角速度演算器２３９、すべり角速度演算器２４０、電源位相演算器２４１及びモータ回転数演算器２４２を有している。

電流指令値演算器２３１には、制振制御部２２から入力されるトルク指令値（Ｔ_ｍ３ ^＊）と、モータ回転数演算器２４１から入力される駆動モータ３の回転数（Ｎ_ｍ）、及び、電圧センサ８の検出電圧（Ｖ_ｄｃ）が入力され、ｄｑ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊）を演算し出力する。ここで、ｄｑ軸は、回転座標系の成分を示しており、ｄ軸は、モータ３の励磁成分に対応する軸であり、ｑ軸はモータ３のトルク成分に対応する軸である。電流指令値演算器２３１には、トルク指令値（Ｔ_ｍ３ ^＊）、バッテリ１の電圧（Ｖ_ｄｃ）及びモータ回転数（Ｎ_ｍ）に対するｄｑ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊）の関係を示すマップが予め記録されている。そのため、電流指令値演算器１は、入力に対して当該マップを参照することで、ｄｑ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊）を演算し、減算器２３２に出力する。

減算器２３２は、ｄｑ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊）とｄｑ軸電流（Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊）との偏差を算出し、電流ＦＢ制御器２２３に出力する。電流ＦＢ制御器２２３は、ｄ軸電流（Ｉ_ｄ）及びｑ軸電流（Ｉ_ｑ）を、ｄ軸電流指令値（Ｉ_ｄ）及びｑ軸電流指令値（Ｉ_ｑ ^＊）にそれぞれ一致させるようフィードバック制御する制御器である。電流ＦＢ制御器２２３は、ｄｑ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊）に対してｄｑ軸電流（Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑ）を、定常的な偏差なく所定の応答性で追随させるよう制御演算を行い、ｄｑ軸の電圧指令値（Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊）を、座標変換器２３４に出力する。また、減算器２３２及び電流ＦＢ制御器２２３の制御に非干渉制御を加えてもよい。

座標変換器２３４は、ｄｑ軸電圧指令値（Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊）及び電源位相演算器２４１で演算される電源位相（θ）を入力として、ｄｑ軸電圧指令値（Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊）を固定座標系のｕ、ｖ、ｗ軸の電圧指令値（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）に変換し、ＰＷＭ制御器２３５に出力する。

ＰＷＭ変換器２３５は、入力される電圧指令値（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）（変調波）と搬送波（キャリア）とを比較することで、インバータ２のスイッチング素子のスイッチング信号（Ｄ^＊ _ｕｕ、Ｄ^＊ _ｕｌ、Ｄ^＊ _ｖｕ、Ｄ^＊ _ｖｌ、Ｄ^＊ _ｗｕ、Ｄ^＊ _ｗｌ）を生成し、インバータ２に出力する。

Ａ／Ｄ変換器２３６は、電流センサ９の検出値である相電流（Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ）をサンプリングし、サンプリングされた相電流（Ｉ_ｕｓ、Ｉ_Ｖｓ）を座標変換器２３７に出力する。三相の電流値の合計がゼロになることから、ｗ相の電流は、電流センサ９により検出されず、代わりに、座標変換器２３７は、入力された相電流（Ｉ_ｕｓ、Ｉ_ｖｓ）に基づき、ｗ相の相電流（Ｉ_ｗｓ）を算出する。なお、ｗ相の相電流について、ｗ相に電流センサ９を設け、当該電流センサ９により検出してもよい。

座標変換器２３７は、３相２相変換を行う変換器であり、電源位相（θ）を用いて、固定座標系の相電流（Ｉ_ｕｓ、Ｉ_ｖｓ、Ｉ_ｗｓ）を回転座標系のｄｑ軸電流（Ｉ_ｄｓ、Ｉ_ｑｓ）に変換し、減算器２３２に出力する。これにより、電流センサ９により検出される電流値がフィードバックされる。

パルスカウンタ２３８は、回転センサ１０から出力されるパルスをカウントすることで、駆動モータ３の回転子の位置情報である回転子位相（θ_ｒｅ）（電気角）を得て、角速度演算器２３９に出力する。

角速度演算器２３９は、回転子位相（θ_ｒｅ）を微分演算することで、回転角速度（ω_ｒｅ）（電気角）を演算し、すべり角速度演算器２４０に出力する。また、角速度演算器２３９は、演算した回転子角速度（ω_ｒｅ)を駆動モータ３の極対数pで割り、モータの機械的な角速度である回転子機械角速度（ω_ｒｍ）［ｒａｄ／ｓ］を演算し、モータ回転数演算器２４２に出力する。

すべり角速度演算器２４０は、ｄｑ軸電流指令値（Ｉ_ｑ ^*、Ｉ_ｄ ^*）とモータ定数から求めるすべり角速度（ω_ｓｅ）を演算し、回転子角速度（ω_ｒｅ)にすべり角速度（ω_ｓｅ）を加算することで、電源角速度（ω）を演算し、電源位相演算器２４１に出力する。電源位相演算器２４１は、電源角速度（ω）から回転子位相（θ）を演算し、座標変換器２３４、２３７に出力する。

ここで、すべり角速度（ω_ｓｅ）は、まず励磁電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊）に対して、ロータ磁束応答遅れを考慮したロータ磁束推定値φ_ｅｓｔを算出し、トルク電流指令値（Ｉ_ｑ ^＊）とロータ磁束推定値φ_ｅｓｔの比（Ｉ_ｑ ^*/φ_ｅｓｔ）に、モータ定数Ｍ・Ｒｒ／Ｌｒ（Ｍ：相互インダクタンス、Ｒｒ：ロータ抵抗、Ｌｒ：ロータ自己インダクタンス）を乗算することで算出される。このようにすべり角速度（ω_ｓｅ）を設定することで、出力トルクはトルク電流とロータ磁束の積で扱えるようになる。

モータ回転数演算器２４２は、回転子機械角速度（ω_ｒｍ）に、［ｒａｄ／ｓ］から［ｒｐｍ］への単位変換するための係数（６０／２π）を乗算することで、モータ回転数（Ｎｍ）を演算し、電流指令値演算器２３１に出力する。なお、このモータ回転数（Ｎｍ）は、モータトルク設定部２１及び制振制御部２２にも出力される。

上記のような構成により、モータコントローラ２０は、入力される車両情報に基づき、インバータ２を制御して、駆動モータ３を駆動させる。また、モータコントローラ２０は、制振制御部２２の制御により、外乱等で生じる振動を抑制する。

次に、車両を走行させる際の暖機の必要性と、モータコントローラ２０による暖機制御について説明する。

まず、暖機の必要性について説明する。モータ３に、ＳＰＭやＩＰＭなどの磁石型モータを用いた場合には、磁石は低温になるほど磁束密度が高くなる特性をもっている。ロータ温度が常温に比べて極めて低い状態では、モータ３を駆動させて、車両を走行させてしまうと、常温状態に比べ誘起電圧が高くなってしまう。そのため、常温で設計したモータ制御系では、モータ印加電圧が不足することで制御系が不安定になり、ドライバが要求する駆動力を出力することができなかったり、制御系が発散して過電流や異常トルクが発生してしまったりするおそれがある。

また、モータ３に、誘導モータを用いた場合には、ロータ抵抗がロータ温度により変化するため、極低温でのロータ抵抗値は常温での値に比べ大きく乖離してしまう。このとき、常温で設計した制御系を用いると、ステータ速度とロータ速度の差であるすべりを適切な値に合わせることができず、異常トルクにつながってしまう。

これらの問題を解決するために、本例は、以下に説明するように、ロータの暖機制御を行っている。以下、図１、３を用いて、暖機制御について説明する。

モータコントローラ２０は、車両の停車中、モータ３のロータの温度の状態を管理している。モータコントローラ２０は、温度センサ１１を用いて、所定の周期でロータ温度を検出している。あるいは、モータコントローラ２０は、車両を停車させる際に、温度センサ１１よりロータ温度を検出し、車両を停車させた際の検出時からの経過時間と、外気温度から、現在のロータ温度を算出することで、ロータ温度を検出してもよい。

モータコントローラ２０には、所定の温度閾値（Ｃ_ｔｈ）が予め設定されている。温度閾値（Ｃ_ｔｈ）は、暖機制御を開始するための判定の閾値である。そして、モータコントローラ２０は、検出されたロータ温度（Ｃ）と、温度閾値（Ｃ_ｔｈ）とを比較する。ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）以下である場合には、モータコントローラ２０は、モータ３が低温状態であって、暖機を必要とすると判定する。一方、ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）より高い場合には、モータコントローラ２０は、モータ３が低温状態ではなく、暖機を必要としないと判定する。

後述するように、本例は、モータ３のステータに巻かれたコイルに電流を流すことで、ロータを暖機している。そのため、ロータを暖機するには、インバータ２を駆動させるための電力が必要であり、モータコントローラ２０は、暖機の際の電力を確保できるか否かを、以下のように判定している。

モータコントローラ２０は、バッテリコントローラ３０から送信される信号に基づき、充電プラグが充電ポート１３に接続されているか否かを判定する。充電プラグが充電ポート１３に接続されている場合には、外部の充電装置の電力を用いて、モータ３のステータに電流を流すことができる。そのため、モータコントローラ２０は、充電プラグが充電ポート１３に接続されている場合には、暖機可能であると判定する。そして、モータコントローラ２０は、ロータ温度により、暖機を必要とする状態であると判定し、かつ、充電ポート１３への充電プラグの接続により、暖機可能であると判定した場合には、低温フラグを「１」に設定する。

また、モータコントローラ２０は、バッテリコントローラ３０から送信される信号に基づき、バッテリ１のＳＯＣが所定のＳＯＣ閾値（ＳＯＣ_ｔｈ）以上であるか否かを判定する。ＳＯＣ閾値は、暖機のための電力がバッテリ１に充電されているか否かを判定するための閾値である。ＳＯＣ閾値は、一定値に設定され、あるいは、ロータ温度が低いほど、閾値が高くなるように設定されている。

モータコントローラ２０は、バッテリ１のＳＯＣがＳＯＣ閾値以上である場合には、暖機のための電力がバッテリ１に充電されていると判定し、暖機可能であると判定する。そして、モータコントローラ２０は、ロータ温度により、暖機を必要とする状態であると判定し、かつ、バッテリ１のＳＯＣとＳＯＣ閾値との比較により、暖機可能であると判定した場合には、低温フラグを「１」に設定する。

ここで、低温フラグについて説明する。低温フラグは、ロータの温度状態を示しており、メモリに記録されている。また低温フラグは、ロータの温度状態に加えて、暖機を行うための電力を確保できるか否かも示している。低温フラグとして、「０」、「１」、及び「２」の３種類のフラグが設定されている。低温フラグ「０」は、ロータが暖機を必要としない温度状態であることを示す。低温フラグ「１」は、ロータが暖機を必要とする温度状態であって、暖機のための電力を確保できている状態を示す。低温フラグ「２」は、ロータが暖機を必要とする温度状態であって、暖機のための電力を確保できていない状態を示す。モータコントローラ２０は、低温フラグの状態に応じて、暖機を開始する。また、低温フラグの初期値は「０」である。

モータコントローラ２０は、ロータ温度により、暖機を必要とする状態であると判定し、かつ、充電ポート１３への充電プラグの接続により、暖機可能ではないと判定した場合には、低温フラグを「２」に設定する。また、モータコントローラ２０は、ロータ温度により、暖機を必要とする状態であると判定し、かつ、バッテリ１のＳＯＣとＳＯＣ閾値との比較により、暖機可能ではないと判定した場合には、低温フラグを「２」に設定する。さらに、モータコントローラ２０は、ロータ温度により、暖機を必要としない状態であると判定した場合には、低温フラグを「０」に設定する。

モータコントローラ２０は、車両の停車中、低温フラグの状態に応じて、モータの暖機の制御を行っている。具体的には、モータコントローラ２０は、メモリに記憶されている低温フラグの状態が「１」になっているか否かを判定する。低温フラグの状態が「１」になっている場合には、モータコントローラ２０は、暖機の開始時刻を演算する。

モータコントローラ２０は、ナビゲーションシステム４０から車両の走行開始の予定時刻の情報を取得する。そして、モータコントローラ２０は、走行開始の予定時刻よりも、所定時間前の時刻を、暖機開始時刻として算出する。所定時間は、暖機を行う時間（暖機処理時間）に相当し、一定の時間に設定されている。あるいは、ロータ温度が低いほどモータ３の暖機時間が長くなるため、ロータ温度が低いほど、所定時間が長くなるよう設定されている。

現在の時刻が暖機開始時刻になったときに、モータコントローラ２０は暖機を開始する。まず、モータコントローラ２０は、暖機時間を管理するタイマをセットして、暖機時間を計測する。次に、モータコントローラ２０は、電流指令値演算器２３１により、暖機用の電流指令値を演算する。

暖機用の電流指令値は、モータ３のトルク成分に対応するｄ軸の電流指令値をゼロにし、かつ、制限電流値以下の電流を正負の交互に所定の周期で、モータ３に流す電流指令値である。すなわち、暖機用の電流指令値は、ｑ軸電流指令値（Ｉ_ｑ ^＊）をゼロとし、ｄ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊）を、所定の電流値（Ｉ_０）の一定の大きさで、時刻（Ｔ_ｃ０／２）毎に正負交互になる指令値である。言い換えると、暖機用の電流指令値は、ｑ軸電流指令値（トルク電流指令値）をゼロにしつつ、振幅を所定の電流値（Ｉ_０）、周期を時間（Ｔ_ｃ０／２）とした矩形波状に変化する特性を、ｄ軸電流指令値（励磁電流指令値）にもたせた、指令値である。暖機用の電流指令値は、以下の式（１）で表される。

ただし、ｔは時間を示し、Ｔ_ｃ０は暖機用の電流指令値の周期を示し、ｎは整数を示す。

制限電流値（Ｉ_０）は、インバータ２の通常制御時に、ステータロックの状態で許容される最大電流値（Ｉ_１）の２倍以下の値に設定されている。ステータロックの状態は、モータ３に電流を流しつつ、モータ３の回転を止めた状態である。最大電流値は、ステータロックの状態で、インバータ２のスイッチング素子に定常的に電流を流した際に、当該スイッチング素子に許容される電流値の最大値である。最大電流値は、スイッチング素子に応じて予め決まる値である。

すなわち、暖機用のｄ軸電流指令値は、Ｉ_０と−Ｉ_０とで正負交互に、周期（Ｔ_ｃ０）で周期的に変化させているため、ｄ軸電流指令値の制限電流値を、通常制御時の最大電流値（Ｉ_１）の２倍に設定することができる。そして、ｑ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊）の所定の電流値（Ｉ_０）は、制限電流値以下に設定されている。ここでは、所定の電流値（Ｉ_０）を制限電流値としている。

さらに、制限電流値（Ｉ_０）の電流指令値に基づいて、インバータ２を制御した場合のインバータ２の損失は、車両の走行時に、最大電流値（Ｉ_１）の電流指令値に基づいてインバータ２を制御した場合のインバータ２の損失よりも、小さい。車両の走行中は、インバータ２の音や振動を抑えるように、インバータ２を制御している。そのため、インバータ２の損失のみを低減させるような電流指令値で、インバータ２を制御することができない。

一方、ロータの暖機制御は、外部の充電装置と車両とが接続しているとき、あるいは、車両の走行を開始させる前に、行うため、通常、ユーザは車室内にいない。そのため、ロータの暖機制御時には、インバータ２の音や振動を抑えなくてもよく、その分、インバータ２の損失をさらに下げるような、電流指令値で、インバータ２を制御することができる。そして、インバータ２の損失を極力小さくするよう、制限電流値（Ｉ_０）を、最大電流値（Ｉ_１）より高くすることができ、モータ３に流す電流を高めることができる。その結果として、本例は、暖機時間の短縮化を図ることができる。

また、暖機用のｄ軸電流指令値の周期（Ｔ_ｃ０）は、最大電流値（Ｉ_１）を流した際に、インバータ２のスイッチング素子の温度を許容温度以下にする周期である。周期（Ｔ_ｃ０）は、以下の式（２）で表される。

ただし、τ_ｓはスイッチング素子の熱時定数を示し、Ｋ_１は所定の係数を示す。

暖機用の電流指令値が電流指令値演算器２３１から減算器２３２に出力されると、減算器２３２は、暖機用の電流指令値（ただし、Ｉ_ｑ ^＊＝０）と、電流センサ９の検出値に相当するｄｑ軸電流（Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑ）との偏差を演算し、電流ＦＢ制御器２３３は、当該偏差に基づきｄｑ軸電流指令値（Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊）を演算する。座標変換器２３４は、回転子位相（θ）を用いて、ｄｑ軸電流指令値（Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊）を座標変換することで、三相電圧指令値（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）を演算する。

ＰＷＭ変調器２３５は、三相電圧指令値（Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊）とキャリアとを比較しつつ、２相変調となるようなスイッチング信号（Ｄ^＊ _ｕｕ、Ｄ^＊ _ｕｌ、Ｄ^＊ _ｖｕ、Ｄ^＊ _ｖｌ、Ｄ^＊ _ｗｕ、Ｄ^＊ _ｗｌ）を生成し、インバータ７に出力する。このとき、キャリア周波数は、通常時の制御モードで設定されるキャリア周波数よりも低い。また、ＰＷＭ変調器２３５は、２相変調を行うために、三相電圧（Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、Ｖ_ｗ）のうち最大電圧となる相のスイッチング素子のオン、オフの切り替えを停止し、最大電圧の相の電圧指令値が正であれば、Ｐ側アームのスイッチング素子をオン状態で固定し、最大電圧の相の電圧指令値が負であれば、Ｎ側アームのスイッチング素子をオン状態で固定し、相電圧が電圧指令値になるように、スイッチング信号（Ｄ^＊ _ｕｕ、Ｄ^＊ _ｕｌ、Ｄ^＊ _ｖｕ、Ｄ^＊ _ｖｌ、Ｄ^＊ _ｗｕ、Ｄ^＊ _ｗｌ）を調整する。

そして、インバータ２は、スイッチング信号（Ｄ^＊ _ｕｕ、Ｄ^＊ _ｕｌ、Ｄ^＊ _ｖｕ、Ｄ^＊ _ｖｌ、Ｄ^＊ _ｗｕ、Ｄ^＊ _ｗｌ）に基づいて、スイッチング素子を駆動させる。モータ３のステータ側には、励磁電流が正負交互に流れるため、磁束が発生し、ロータ側には誘導電流又は渦電流が流れ、ロータが発熱する。また、電流を正負交互に流しているため、ヒステリシス損が発生する上、ロータ側に誘導電流又は渦電流が継続的に流れる。これにより、トルクがステータに発生させることなく、低温状態のロータが暖機される。

また、モータコントローラ２０は、充電ポート１３に充電プラグが接続されている場合には、外部充電装置の電力を用いて、上記の暖機の制御を行う。一方、充電ポート１３に充電プラグが接続されていない場合には、モータコントローラ２０は、バッテリ１の電力を用いて、上記の暖機の制御を行う。

モータコントローラ２０は、上記の暖機の制御中、暖機時間（ｔ_ＷＵ）を計測している。そして、暖機時間（ｔ_ＷＵ）が予め設定された暖機処理時間（ｔ_{ＷＵ＿ｔｈ}）に達したときに、モータコントローラ２０は、暖機の制御を終了する。また、モータコントローラ２０は、暖機の制御中に、暖機時間だけではなく、温度センサ１１を用いて、モータ３の温度を管理している。そして、温度センサ１１の検出温度が予め設定された暖機終了温度に達したときに、モータコントローラ２０は、暖機の制御を終了する。暖機終了温度は、予め設定されている温度である。

また、モータコントローラ２０は、暖機の制御を終了する際には、暖機タイマをリセットし、低温フラグを「０」にリセットする。

次に、図１及び図３を用いて、モータコントローラ２０による通常の制御について説明する。

モータコントローラ２０は、ユーザのアクセル操作等により外部から入力されるトルク指令値に基づき、モータ３を制御する際には、メモリに記録されている低温フラグの状態を確認する。

低温フラグの状態が「０」になっている場合には、ロータの温度が、ロータの暖機を必要としない程度まで、高まっているため、モータコントローラ２０は、トルク指令値をトルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）で制限することなく、インバータ２をＰＷＭ制御することで、モータ３を駆動させる。

一方、低温フラグの状態が「１」又は「２」になっている場合には、ロータが低温状態であるため、モータコントローラ２０のモータトルク制御部２１は、アクセル開度（ＡＰＯ）等に基づき演算したトルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）に対して、トルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）で制限を加えて、トルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）をトルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）として算出し、制振制御部２２に出力する。

すなわち、低温フラグが「０」であるときには、モータトルク制御部２１は、以下の式（３）で示す関係で、トルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する。また、低温フラグが「１」又は「２」であるときには、モータトルク制御部２１は、以下の式（４）で示す関係で、トルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を算出する。

トルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）は、ロータ温度が低温である場合に、車両走行に支障のないようなレベルに、設計又は実験によって予め設定されている値である。

これにより、モータ３のロータが低温状態である場合には、トルク指令値を制限しているため、最低限の車両の走行状態を維持しつつ、制御を安定化させることができる。

次に、図４〜図６を用いて、モータコントローラ２０によるインバータ２の制御について説明する。図４は、低温フラグをセットするための制御フローを示すフローチャートである。図５は、暖機制御モード時のモータコントローラ２０の制御フローを示すフローチャートである。図６は、通常制御モード時のモータコントローラ２０の制御フローを示すフローチャートである。

低温フラグをセットする制御では、図４に示すように、ステップＳ１にて、モータコントローラ２０は、温度センサ１１を用いて、モータ３のロータ温度を検出する。ステップＳ２にて、モータコントローラ２０は、バッテリ１のＳＯＣを、バッテリコントローラ３０から取得する。ステップＳ３にて、モータコントローラ２０は、検出したロータ温度（Ｃ）と温度閾値（Ｃ_ｔｈ）とを比較して、ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）以下であるか否かを判定する。

ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）以下である場合には、モータコントローラ２０は、充電プラグが充電ポート１２に接続されているか否かを判定する（ステップＳ４）。充電プラグが充電ポート１２に接続されていない場合には、モータコントローラ２０は、取得したＳＯＣとＳＯＣ閾値（ＳＯＣ_ｔｈ）とを比較することで、ＳＯＣがＳＯＣ閾値（ＳＯＣ_ｔｈ）以上であるか否かを判定する。

そして、ＳＯＣがＳＯＣ閾値（ＳＯＣ_ｔｈ）以上である場合には、モータコントローラ２０は、低温フラグを「１」にセットして（ステップＳ６）、本例の制御を終了する。一方、ＳＯＣがＳＯＣ閾値（ＳＯＣ_ｔｈ）未満である場合には、モータコントローラ２０は、低温フラグを「２」にセットして（ステップＳ６）、本例の制御を終了する。

また、ステップＳ４に戻り、充電プラグが充電ポート１２に接続されている場合には、モータコントローラ２０は、低温フラグを「１」にセットして（ステップＳ６）、本例の制御を終了する。

ステップＳ３に戻り、ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）より高い場合には、モータコントローラ２０は、低温フラグを「０」にセットすることで、フラグをリセットし（ステップＳ８）、本例の制御を終了する。

暖機制御モードでは、図５に示すように、ステップＳ１１にて、モータコントローラ２０は、低温フラグが「１」にセットされているか否かを判定する。低温フラグが「１」にセットされていない場合には、本例の制御を終了する。

低温フラグが「１」にセットされている場合には、ステップＳ１２にて、モータコントローラ１２は、現在の時刻が暖機開始時刻であるか否かを判定する。現在の時刻が暖機開始時刻でない場合には、ステップＳ１２の制御を繰り返す。

現在の時刻が暖機開始時刻になった場合には、ステップＳ１３にて、モータコントローラ２０は暖機タイマをセットし、暖機時間の計測を開始する。ステップＳ１４にて、モータコントローラ２０は、入力処理として、電流センサ９を用いてモータ３の電流を検出し、温度センサ１１を用いてロータ温度を検出する。

ステップＳ１５にて、モータコントローラ２０の電流指令値演算器２３１は、暖機用の電流指令値を算出する。ステップＳ１６にて、モータコントローラ２０は、暖機用電流指令値に基づき、減算器２３２、電流ＦＢ制御器２３３、及びＰＷＭ変換器２３５等を制御することで、インバータ２のスイッチング素子を駆動させて、モータ３を暖機させる。

モータコントローラ２０は、温度センサ１１で検出されるロータ温度（Ｃ）と温度閾値（Ｃ_ｔｈ）とを比較することで、ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）以下である場合には、モータコントローラ２０は、暖機タイマで計測する暖機時間（ｔ_ＷＵ）と暖機処理時間（ｔ_{ＷＵ＿ｔｈ}）とを比較することで、暖機時間（ｔ_ＷＵ）が暖機処理時間（ｔ_{ＷＵ＿ｔｈ}）に達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。

暖機時間（ｔ_ＷＵ）が暖機処理時間（ｔ_{ＷＵ＿ｔｈ}）に達していない場合には、ステップＳ１９にて、モータコントローラ２０は、暖機タイマをカウントアップして、ステップＳ１４に戻り、暖機の制御処理を継続させる。

ステップＳ１８に戻り、暖機時間（ｔ_ＷＵ）が暖機処理時間（ｔ_{ＷＵ＿ｔｈ}）に達した場合には、ステップＳ２０にて、モータコントローラ２０は、暖機タイマをリセットする。そして、ステップＳ２１にて、モータコントローラ２０は、低温フラグを「１」にセットして、本例の制御を終了する。すなわち、タイムオーバにより暖機制御を終了させる場合には、ロータ温度は温度閾値（Ｃ_ｔｈ）より低い。そのため、インバータ２の通常制御時にトルク指令値に制限をかけるよう、モータコントローラ２０は、低温フラグを「１」にセットしている。なお、暖機制御が完了する前に、ユーザが車両を運転させる場合にも、モータコントローラ２０は、低温フラグを「１」にセットして、暖機の制御処理を終了させる。

ステップＳ１７に戻り、ロータ温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）より高い場合、ステップＳ２２にて、コントローラ２０暖機タイマをリセットする。そして、ステップＳ２３にて、モータコントローラ２０は、低温フラグを「０」にセットして、本例の制御を終了する。

通常制御モードでは、図６に示すように、ステップＳ３１にて、モータコントローラ２０は、入力処理として、モータ３の電流、バッテリ１の電圧、及びアクセル開度等を取得する。ステップＳ３２にて、モータコントローラ２０のモータトルク制御部２１は、アクセル開度等に基づき、図２のマップを参照して、基本トルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）を演算する。ステップＳ３３にて、モータコントローラ２０は、低温フラグが「１」又は「２」にセットされているか否かを判定する。

そして、低温フラグが「１」又は「２」にセットされている場合には、モータトルク制御部２１は、基本トルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）に対して、トルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）で制限をかけて、トルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を演算する。一方、低温フラグが「１」又は「２」にセットされていない場合には、モータトルク制御部２１は、トルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）で制限せずに、基本トルク指令値（Ｔ_ｍ１ ^＊）をトルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）として算出する。

ステップＳ３６にて、制振制御部２２は、トルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）に基づき、駆動モータ３を制振させるトルク指令値（Ｔ_ｍ３ ^＊）を演算する。ステップＳ３７にて、電流制御部２３は、トルク指令値（Ｔ_ｍ３ ^＊）に基づき、駆動モータ３に流れる電流の指令値を演算し、当該指令値に基づいてインバータ２を制御する。

次に、本発明に係るモータ制御装置の効果について、図７及び図８を用いて説明する。図７は比較例の特性を、図８は本発明の特性を示す。図７、８の（ａ）はｄｑ軸電流の時間特性を、（ｂ）は相電流（ｕ、ｖ、ｗ相電流）の時間特性を、（ｃ）はロータ温度の特性を、（ｄ）はモータ３のトルク特性を示すグラフである。なお、図７、８の特性は、例えば、冬季で外気温が極めて低く、車両及びモータが極低温状態から車両を走行させる場合、すなわち、モータ３のロータを暖機する必要がある環境下において、走行開始予定時刻の所定時間前にロータ暖機を開始するシーンを例としている。

そして、図７に示す比較例は、暖機制御の方法として、モータのステータに巻かれたコイルに、可能な限り高周波の交流電流を流しつつ、ロータが回転した場合には、電流指令の相順を変えることで、ロータを逆回転させて、ロータを実質的に回転しないようにしている、とする（特許文献：特開平１０−１６４８８２号を参照）。

比較例では、時刻（ｔ_０）の時点で暖機を開始すると、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ｄｑ軸電流及び相電流はｓｉｎ波を主成分とする振動的な波形となる。そのため、ロータには誘導電流が誘起され、ロータ温度は電流値及び周波数に応じて上昇する。

しかしながら、比較例では、図７（ａ）に示すように、ｑ軸電流はゼロで推移しておらず、モータトルクをゼロにすることができない。すなわち、トルクが出力されるため、車両には周期的に大きな振動が発生し、車両の停車状態として好ましくない。さらに、ステータのコイルに流す電流を高周波にするのは限界があり、また、ロータの停止状態を維持するためにすべりを１にすることは実質的に難しい。さらに、すべりを１にしたとしても、上記のように、発生トルクをゼロにすることができないため、僅かなトルクでも振動が発生し、さらにドライブシャフトやマウントを介して、振動が車体に伝わってしまう。

一方、本発明では、図８（ａ）に示すように、ｑ軸電流は０Ａ（アンペア）の状態を維持しつつ、ｄ軸電流がステップ的に交互に切り替わるため、（ｄ）に示すように、モータ３のトルクがゼロで維持している。また、（ｃ）に示すように、ロータに誘導電流が誘起されることで、ロータ温度が上昇している。

上記のように、本例は、モータのトルク成分に対応するｑ軸の電流指令値をゼロにし、かつ、制限電流値以下のｄ軸電流を正負の交互に所定の周期（Ｔ_ｃ０）でモータ３に流す電流指令値を、暖機用電流指令値として演算し、温度センサ１１の検出温度が温度閾値（Ｃ_ｔｈ）より低い場合、暖機用電流指令値に基づいてインバータ２を制御することでモータ３のロータを暖機する。これにより、トルクを発生させないｄ軸の電流のみが変化するため、トルクを発生させることなく、ロータの暖機を行うことができる。また、トルクをゼロの状態にしつつ、電流を継続的にロータに流すことができるため、ロータを暖機させる時間を短縮化させることができる。

また本例は、電流指令値に含まれるモータ３の励磁電流指令値とトルク電流指令値のうち、トルク電流指令値をゼロとしつつ、励磁電流指令値を矩形波状に変化するもつ？？指令値を、暖機用電流指令値とする。これにより、高調波成分が多く含む電流を、モータ３に流すことができるため、ロータ暖機の時間を短くすることができる。

また本例は、暖機用電流指令値の制限電流値（Ｉ_０）を、最大電流値（Ｉ_１）の２倍に設定する。これにより、本例は、モータ３に流す電流を大きくすることで、誘導電流損、渦電流損、ヒステリシス損を増やすことができ、ロータ暖機を迅速に行うことができる。

また本例は、制限電流値の電流指令値に基づいてインバータ２を制御した場合のインバータ２の損失は、車両の走行時に、最大電流値の電流指令値に基づいてインバータ２を制御した場合のインバータ２の損失よりも小さくなるように、制限電流値を設定する。これにより、本例は、モータ３に流れる電流を大きくし、ロータ暖機を迅速に行うことができる。

また本例は、式（２）の関係をみたすように、周期（Ｔ_ｃ０）を設定している。これにより、ロータの暖機制御中に、インバータ２のスイッチング素子の温度が過剰に上昇しないようにし、スイッチング素子の保護をすることができる。

また本例は、車両の走行時には、キャリア周波数を通常の周波数に設定しつつ、３相変調方式で、インバータ２を制御し、モータ３の暖機時には、キャリア周波数を当該通常の周波数よりも低い周波数に設定して、２相変調方式でインバータ３を制御する。これにより、モータ３の暖機制御時に、インバータ２の損失を低下させて、モータ３に流す電流を大きくことができる。その結果として、ロータ暖機を迅速に行うことができる。

また本例は、モータ３の暖機を開始した後に、温度センサ９の検出温度が所定の温度（Ｃ_ｔｈ）より高くなった場合に、前記モータの暖機を終了させる。これにより、電力の無駄な消費を抑制することができる。

また本例は、モータ３の暖機を開始した時からの経過時間が暖機処理時間以上になった場合に、モータ３の暖機を終了させる。これにより、暖機時間を管理することで、暖機を終了させることができ、電力の無駄な消費を抑制することができる。

また本例は、バッテリ１のＳＯＣがＳＯＣ閾値より高い場合にモータ３を暖機し、ＳＯＣがＳＯＣ閾値より低い場合に暖機しない。これにより、バッテリ１の充電容量が少ない場合、暖機制御をさせないことで、最低限走らせるための充電容量を確保することができる。

また本例は、検出温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃｔ_ｈ）より高い状態で車両を走行させる場合には、トルク指令値をトルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）で制限せずにインバータ２を制御し、検出温度（Ｃ）が温度閾値（Ｃｔ_ｈ）より低い状態で車両を走行させる場合には、トルク指令値をトルク制限値（Ｔ_ｍｉｎ）で制限してインバータ２を制御する。これにより、御不安定性を回避することができ、最低限の走行を可能にする。

また本例は、現在の時刻が、走行開始の予定時刻よりも暖機処理時間分、前の時刻になった場合に、モータを暖機させる制御を開始する。これにより、走行開始の予定時刻に合わせてロータ暖機制御を行うことで、暖機後にロータ温度を維持させるために、電力を使用しなくてもよく、最小限の電力消費でロータ暖機を行うことができる。

また本例は、外部充電装置の電力を用いて、モータ３に電流を流すことで、モータ３を暖機する。これにより、バッテリ１の充電容量を消費することなく、モータ３を暖機することができる。

なお、本例では、ロータの温度を、温度センサ１１により検出したが、温度センサ１１によりステータの温度を検出し、ステータ温度から、ロータ温度を検出してもよい。また、インバータ２又はモータ３を冷却するための冷却水ジャケットを設けている場合には、冷却水ジャケットに温度センサを設け、当該温度センサで検出される冷却水の水温から、ロータの温度を算出することで、ロータの温度を検出してもよい。さらに、本例は、モータ３への電流の通電時間から、ロータの温度を算出することで、ロータの温度を検出してもよい。

なお、本例では、制振制御部２２を省略し、モータトルク制御部２１で算出したトルク指令値（Ｔ_ｍ２ ^＊）を、電流制御部２３に出力してもよい。制振制御を省略する場合には、例えば、駆動力伝達系の振動を防ぐために、伝達系の振動周波数よりも小さいカットオフの周波数をもつローパスフィルタを設けるとよい。これにより、加速要求に対する応答速度を高めることができる。

なお、モータ３に誘導モータを用いることで、一般座標系の制御系とする場合には、ｄ軸電流指令値（Ｉ_ｄ ^＊）は励磁電流指令値に相当し、ｑ軸電流指令値はトルク電流指令値に相当する。

上記の温度センサ１１が本発明の「検出手段」に相当し、電流指令値演算器２３１が本発明の「電流指令値演算手段」に相当し、モータコントローラ２０が本発明の「制御手段」に相当し、バッテリコントローラ３０が本発明の「充電制御手段」に、ナビゲーションシステム４０が本発明の「管理手段」に相当する。

１…バッテリ
２…インバータ
３…駆動モータ
８…電圧センサ
９…電流センサ
１０…回転センサ
１１…温度センサ
１２…充電器
１３…充電ポート
２０…モータコントローラ
２１…モータトルク制御部
２２…制振制御部
２３…電流制御部
２３１…電流指令値演算器
３０…バッテリコントローラ

Claims (12)

1. スイッチング素子を有し、入力される電力を変換してモータに供給するインバータと、
   前記モータのロータの温度を検出する検出手段と、
   前記モータの電流の電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
   前記電流指令値に基づき前記インバータを制御する制御手段とを備え、
   前記電流指令値演算手段は、
   前記モータのトルク成分に対応する軸の前記電流指令値をゼロにし、かつ、制限電流値以下の電流を正負の交互に所定の周期で前記モータに流す前記電流指令値を、暖機用電流指令値として演算し、
   前記制御手段は、
   前記検出手段により検出された検出温度が所定の温度より低い場合に、前記暖機用電流指令値に基づいて前記インバータを制御することで前記モータを暖機する
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１記載のモータ制御装置において、
   前記電流指令値は、前記モータの励磁電流指令値と、前記モータのトルク電流指令値を含み、
   前記暖機用電流指令値は、
   前記トルク電流指令値をゼロとしつつ、前記励磁電流指令値を矩形波状に変化する特性をもつ
   ことを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１又は２記載のモータ制御装置において、
   前記制限電流値は、最大電流値の２倍の電流値に設定され、
   前記最大電流値は、前記モータに電流を流しつつ、前記モータの回転を止めた状態で、前記スイッチング素子に許容される最大の電流値を示す
   ことを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項３記載のモータ制御装置において、
   前記制限電流値の前記電流指令値に基づいて前記インバータを制御した場合の前記インバータの損失は、前記モータを備えた車両の走行時に、前記最大電流値の前記電流指令値に基づいて前記インバータを制御した場合の前記インバータの損失よりも小さい
   ことを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項３又は４に記載のモータ制御装置において、
   前記所定の周期は、
   前記スイッチング素子の熱時定数に所定の係数を乗じた値以下に設定され、
   

   

   ことを特徴とするモータ制御装置。
   ただし、
   Ｋ_１は前記所定の係数を示し、
   Ｉ_０は前記制限電流値を示し、かつ、
   Ｉ_１は前記最大電流値を示す。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記インバータは、
   複数の前記スイッチング素子を三相でブリッジ状に接続した回路を有し、
   前記制御手段は、
   前記電流指令値に基づく変調波とキャリアとの比較により前記インバータを制御し、
   前記モータを備えた車両の走行時には、前記キャリアの周波数を第１周波数に設定し、かつ、３相変調方式で前記インバータを制御し、
   前記モータの暖機時には、前記キャリアの周波数を、第１周波数より低い第２周波数に設定し、かつ、２相変調方式で前記インバータを制御する
   ことを特徴とするモータ制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記モータの暖機を開始した後に、前記検出温度が前記所定の温度より高くなった場合に、前記モータの暖機を終了させる
   ことを特徴とするモータ制御装置。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記モータの暖機を開始した時からの経過時間が第１の所定時間以上になった場合に、前記モータの暖機を終了させる
   ことを特徴とするモータ制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記モータに電力を供給するバッテリの充電状態が所定の充電状態閾値より高い場合に、前記モータを暖機し、
   前記充電状態が前記充電状態閾値より低い場合に、前記モータを暖機しない
   ことを特徴とするモータ制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    前記電流指令値演算手段は、
    前記モータを備えた車両を走行させる場合には、前記モータのトルク指令値に基づき前記電流指令値を演算し、
    前記制御手段は
    前記検出温度が所定の温度より高い状態で前記車両を走行させる場合には、前記トルク指令値をトルク制限値で制限せずに前記インバータを制御し、
    前記検出温度が所定の温度より低い状態で前記車両を走行させる場合には、前記トルク指令値を前記トルク制限値で制限して前記インバータを制御する。
    ことを特徴とするモータ制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    前記モータを備えた車両の走行開始の予定時刻を管理する管理手段をさらに備え、
    前記制御手段は、
    現在の時刻が、前記予定時刻よりも第２の所定時間前の時刻になった場合に、前記モータを暖機させる制御を開始する
    ことを特徴とするモータ制御装置。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    外部の充電装置の電力によるバッテリの充電制御を行う充電制御手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記外部の充電装置の電力を用いて、前記モータに電流を流すことで、前記モータを暖機する
    ことを特徴とするモータ制御装置。

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