JP2015159643A - アクチュエータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサを設けることなく、ブラシレスモータを適切に駆動できるアクチュエータの制御装置を提供する。【解決手段】ブラシレスモータ６を駆動源に用いたアクチュエータを制御する制御装置７であって、ブラシレスモータが逆回転するように通電したときの電流及び回転数に基づいてブラシレスモータの磁石温度を推定し、磁石が許容上限温度を超えないように、ブラシレスモータを正回転で駆動する際の電流を制限する。磁石温度を推定してブラシレスモータへの電流を制限することで、ブラシレスモータの磁石温度を検出する温度センサを設けることなく、磁石が許容上限温度を超えないように、ブラシレスモータを適切に駆動できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスモータを駆動源に用いたアクチュエータを制御する制御装置に関する。

自動車等の車両で使用される電動アクチュエータには、小型・軽量化や省電力性が求められていることから、希土類磁石を使った高効率で高性能なブラシレスモータが用いられている。希土類磁石は、環境温度が所定値を超えると不可逆的な減磁が発生し、モータの能力が急激に劣化することが知られている。そこで、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＥＶ）における車両駆動用モータでは、温度センサを設けてモータの状態を監視し、制御に反映している。
しかし、車両の補機駆動用モータ、例えばトランスミッション（Ｔ／Ｍ）向けのアイドルストップ（Ｉ／Ｓ）用電動オイルポンプなどでは、レイアウトやコストの制約により、温度センサを設けられないことがある。

そこで、特許文献１では、電動オイルポンプの駆動時に油温と自己発熱（トルク、回転数）による温度上昇から磁石温度を推定し、推定した磁石温度に応じてモータ出力トルク及び下限回転速度を制限している。
また、特許文献２では、モータ駆動中に回転数が所定値以上になった時点の回転数と起電力から磁力（磁石温度）を推定し、減磁が生じたと判定したら電流を流すタイミングを変更している。

特開２０１２−９６６５９号公報 特開２０１３−１１０８０４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、磁石温度の推定に、推定時の油温を初期値として用いるため、減磁を回避できない場合がある。これは、電動オイルポンプの動作後（２回目以降）は、モータの発熱により「磁石温度＞油温」となる傾向があるためである。例えば、アイドルストップ（Ｉ／Ｓ）機能付きの車両で、電動オイルポンプが短い時間間隔で動作と停止を繰り返すと、モータの発熱量がオイルの放熱による温度低下を上回り、推定値が実際とずれる可能性がある。しかも、モータ出力を制限するため、アイドルストップに適用すると保持油圧不足になり、クラッチの締結ショックや車両の発進遅延が生じる虞がある。

一方、特許文献２の技術では、モータが所定回転数に到達して磁石温度の推定を開始するまでに遅延が生じるとともに、駆動指令値によっては所定回転数に到達しない場合がある。このため、必ずしも意図した状態及びタイミングで磁石温度を推定できない。また、減磁が発生した場合の対処であり、減磁を回避するものではない。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、温度センサを設けることなく、ブラシレスモータを適切に駆動できるアクチュエータの制御装置を提供することにある。

本発明のアクチュエータの制御装置は、ブラシレスモータを駆動源に用いたアクチュエータを制御する制御装置であって、前記アクチュエータの動作目的の負荷が生じない動作状態で、前記ブラシレスモータへ通電したときの電流及び回転数に応じて、前記アクチュエータを駆動する際の前記ブラシレスモータへの電流を制限する。

本発明によれば、アクチュエータの動作目的の負荷が生じない動作状態でブラシレスモータに通電し、電流及び回転数に応じてアクチュエータを駆動する際のブラシレスモータへの電流を制限することで、温度センサを設けることなくブラシレスモータを適切に駆動できる。

本発明の実施形態に係るアクチュエータの制御装置を示す概略構成図である。 図１に示した制御装置における、ブラシレスモータの磁石温度の推定動作を示すフローチャートである。 図１に示した制御装置における、磁石温度の確定後の制御動作を示すフローチャートである。 図２に示したフローチャートにおける、温度補正動作の具体例を示すフローチャートである。 ブラシレスモータの回転数とフリクションとの関係を示す特性図である。 ブラシレスモータの磁石温度と誘起電圧定数との関係を示す特性図である。 ブラシレスモータへ供給する電流値に応じた、駆動時間と磁石温度との関係を示す特性図である。 磁石の初期温度を推定時の油温に設定した場合の、油温、コイル温度、相電流及び磁石温度の計測値及び推定結果を示す特性図である。 磁石の温度を電動オイルポンプの再駆動直前に推定した場合の、油温、コイル温度、相電流及び磁石温度の計測値及び推定結果を示す特性図である。 ブラシレスモータを正回転で駆動した場合の動作波形図である。 ブラシレスモータを逆回転で駆動した場合の動作波形図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るアクチュエータの制御装置を示しており、車両の補機駆動用アクチュエータの一例として、トランスミッション用オイルポンプシステムの要部を抽出して概略構成を示している。このトランスミッション用オイルポンプシステムは、オイルパン１内のオイル２を変速機の油圧回路へ供給するもので、機械式オイルポンプ３と電動オイルポンプ４とを備えている。機械式オイルポンプ３はエンジン５により駆動され、電動オイルポンプ４はブラシレスモータ６で駆動される。そして、エンジン５が回転している状態では機械式オイルポンプ３が用いられ、アイドルストップ時には電動オイルポンプ４が用いられて、オイルパン１内のオイル２を油圧回路に圧送する。

ブラシレスモータ６は、電動オイルポンプ４に直結されており、制御装置として働く自動車ＡＴのコントロールユニット（ＡＴＣＵ：Automatic Transmission Control Unit）７により、インバータ８を介して制御される。ＡＴＣＵ７には、オイルパン１内のオイル２の温度を検出する油温センサ９からの信号が供給されるとともに、各種のセンサやスイッチから、車速、エンジン回転数、アクセル開度、ブレーキスイッチの状態、ステアリング舵角及び水温等のアイドルストップの許可を決定するための信号が供給される。ＡＴＣＵ７は、これらの信号に基づきアイドルストップの前に、アイドルストップする可能性があるか否かを判断する。

また、ＥＣＵ（electronic control unit）１０には、各種のセンサやスイッチからエンジン５の状態、あるいは車両の駆動系、制動系及び操舵系などの状態を検出した信号が供給される。ＥＣＵ１０は、エンジン５の状態に応じた最適な燃料噴射量や噴射時期、点火時期及びアイドル回転数等を演算し、燃料噴射装置や点火装置に制御指令を出力してエンジン５の制御を行う。ＥＣＵ１０は、ＡＴＣＵ７の上位ユニットであり、ＥＣＵ１０とＡＴＣＵ７とで連携してエンジン５を制御する。そして、アイドルストップした場合には、電動オイルポンプ停止前にＡＴＣＵ７からアイドルストップ解除信号ＩＳＳをＥＣＵ１０に送信する。また、ＥＣＵ１０からの要求、例えばエンジン５の状態や車両の安全性がＡＴＣＵ７の要求より優先されるようになっており、ＡＴＣＵ７によるブラシレスモータ６への通電の制限は、ＥＣＵ１０からの解除要求信号ＩＮＳで解除される。

機械式オイルポンプ３と電動オイルポンプ４との間のオイル配管１１ａには、機械式オイルポンプ３側から電動オイルポンプ４側へのオイル２の流入を阻止する逆止弁１２が設けられている。また、電動オイルポンプ４と並列に、電動オイルポンプ４の吸入側から吐出側へのオイル２の流入を阻止する逆止弁１３が設けられている。

車両の通常運転時、すなわち、エンジン５の回転中は、機械式オイルポンプ３が連動して駆動されることにより、オイルパン１のオイル２が点線の矢印ＦＰ１で示すように、オイル配管１１ｂを介して油圧回路に圧送され、図示しない変速機の潤滑や冷却等を行う。油圧回路を流れたオイル２は、オイルパン１に戻されて循環する。電動オイルポンプ４側へのオイル２の流入は、逆止弁１２により阻止される。

ＡＴＣＵ７でアイドルストップの可能性があると判定された場合には、アイドルストップへの移行に先立って、まず、ＡＴＣＵ７によりインバータ８を介してブラシレスモータ６を、通常の回転方向（アクチュエータの動作目的の負荷が生じる回転方向、すなわち電動オイルポンプ４で油圧回路にオイル２を圧送するときの回転方向で、ここでは正回転と称する）に対して逆回転で駆動する。ブラシレスモータ６が逆回転状態では、電動オイルポンプ４の吸入と排出が逆になり、オイル配管１１ａ内が負圧となって、逆止弁１２，１３によりオイル２の流入・流出が遮断される。

この結果、オイル配管１１ａ内のオイル２が排出されると、電動オイルポンプ４が空転してアクチュエータの動作目的の負荷が生じない動作状態になる。このときのブラシレスモータ６への電流（相電流）及び回転数（飽和回転数）に基づき磁石温度を推定し、この磁石温度の推定値からブラシレスモータ６の制御量を算出する。磁石温度の推定範囲は、油温が機能保証範囲の最低温度から、ブラシレスモータ６の希土類磁石の熱減磁が発生する高温、例えば１５０℃以上までとする。電動オイルポンプ４の空転を利用することで、ブラシレスモータ６が低負荷駆動となるため、消費電流が少なく発熱は最少限になる。

続いて、機械式オイルポンプ３が動作している状態で、ＡＴＣＵ７からモータ起動指令がインバータ８へ発せられ、ブラシレスモータ６を正回転で駆動して電動オイルポンプ４を回転させ、オイル配管１１ａ内の油圧を徐々に上昇させてスタンバイさせる。この状態では、オイル配管１１ａ内よりオイル配管１１ｂ内の油圧の方が高いので、逆止弁１２によりオイル配管１１ａからオイル配管１１ｂへのオイル２の流出が阻止される。この結果、オイル２は、オイル配管１１ａから逆止弁１３を経由して、オイル配管１１ｃと電動オイルポンプ４を循環することになる（点線の矢印ＦＰ２参照）。

アイドルストップへの移行期間において、エンジン５の回転数が低下し、これに伴って機械式ポンプ３の回転数が低下していくと、オイル配管１１ｂの油圧も低下する。電動オイルポンプ４の油圧が所定の閾値より高くなると逆止弁１２が開弁し、オイルパン１のオイル２が点線の矢印ＦＰ３で示すように、オイル配管１１ｃ、電動オイルポンプ４、オイル配管１１ａ、逆止弁１２及びオイル配管１１ｂを介して油圧回路に圧送され、変速機の潤滑や冷却等を行う。この場合にも、油圧回路を流れたオイル２は、オイルパン１に戻されて循環する。
電動オイルポンプ４を駆動するときのブラシレスモータ６の制御は、ＡＴＣＵ７で算出した制御量で設定し、磁石の不可逆的な減磁が生じない温度範囲内に収まるようにブラシレスモータ６への電流量を制限、例えばブラシレスモータ６の駆動時間を短くする。これによって、ブラシレスモータ６を適切に駆動することができ、減磁による性能低下を抑制できる。

アイドルストップが終了すると、電動オイルポンプ４の停止前にＡＴＣＵ７からアイドルストップ解除信号ＩＳＳをＥＣＵ１０に送信し、ＥＣＵ１０の制御によりエンジン５を起動する。その後、ＡＴＣＵ７からモータ停止指令をインバータ８へ発し、ブラシレスモータ６の駆動を停止して電動オイルポンプ４を停止させる。そして、エンジン５の通常運転を行うことで、機械式オイルポンプ３により、点線の矢印ＦＰ１で示すようにオイル配管１１ｂを介してオイルパン１のオイル２を油圧回路へ圧送し、変速機の潤滑や冷却等を行う。油圧回路を流れたオイル２は、オイルパン１に戻されて循環する。

次に、上記のような構成の制御装置の動作について、図２乃至図４のフローチャートにより詳しく説明する。図２は、ＡＴＣＵ７で実行されるブラシレスモータ６の磁石温度の算出動作（推定動作）を示している。車両の通常運転時には、ＡＴＣＵ７で各種センサやスイッチからのアイドルストップ許可条件となる信号、例えば車速、エンジン回転数、アクセル開度、ブレーキスイッチの状態、ステアリング舵角、油温及び水温等を受信し（ステップＳ１）、これらの信号やスイッチの状態に基づきアイドルストップ（Ｉ／Ｓ）の可能性があるか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、水温及び油温が所定値以上で、アクセルが踏まれておらず、ブレーキが踏まれ、車速がゼロではなく緩やかに低下している最中に、アイドルストップの可能性があると判定する。アイドルストップの可能性がないと判定された場合には、ステップＳ１，Ｓ２の動作を繰り返す。

ステップＳ２でアイドルストップの可能性があると判定されると、アイドルストップへの移行前に、逆回転制御モードを開始する（ステップＳ３）。逆回転制御モードでは、ブラシレスモータ６の位置決め制御時に該ブラシレスモータ６の抵抗を計算し、設定した印加電圧でブラシレスモータ６を逆回転に制御し、飽和回転数と飽和回転時の相電流とに基づき磁石温度を推定する。
すなわち、ブラシレスモータ６の始動に先だって、いわゆるロータの位置決め制御を行う（ステップＳ４）。ロータの位置決め制御では、モータ始動時のロータ磁極位置を確実に検知するために、ロータをわずかに逆回転させてロータ磁極位置を予め定めた位置に移動させる。この際、同期直前にブラシレスモータ６へ供給する電流Ｉｐと印加電圧Ｖｐ（所定時間の平均値）との関係から、ブラシレスモータ６の電気的な抵抗Ｒｐを算出する（ステップＳ５）。この抵抗Ｒｐは、「Ｒｐ＝Ｖｐ／Ｉｐ」で算出できる。

続いて、ＡＴＣＵ７によりインバータ８を介してブラシレスモータ６を制御し、逆回転で駆動する。逆回転駆動では、所定電圧Ｖｒを印加し（ステップＳ６）、飽和回転数Ｓａを検知したか否かを判定する（ステップＳ７）。この電圧Ｖｒは、ブラシレスモータ６を飽和回転数Ｓａで駆動するために必要な印加電圧の、所定時間の平均値に設定する。飽和回転数Ｓａを検知するまでステップＳ６のモータ制御を繰り返し、飽和回転数Ｓａを検知するとブラシレスモータ６を停止させ、逆回転制御モードを終了する（ステップＳ８）。飽和回転数Ｓａを検知した場合には、ブラシレスモータ６が飽和回転数Ｓａで回転しているときの相電流Ｉｓを算出する。相電流Ｉｓの算出は、電源電流から相電流（実効値）に変換することで行うが、相電流を直接検出できる回路やセンサが搭載されている場合には変換は不要である。

次のステップＳ９では、ブラシレスモータ６の相電流Ｉｓと上記抵抗Ｒｐとから、抵抗成分により消費される電圧Ｖｓを算出する。この電圧Ｖｓは、「Ｖｓ＝Ｉｓ×Ｒｐ」で表せる。続く、ステップＳ１０では、フリクション分の電圧Ｖｆを算出する。ブラシレスモータ６の回転数−フリクション特性は、図５の特性図に示すように油温によって異なっており、油温が高い場合の回転数の上昇に伴うフリクションの増大より、油温が低い場合の回転数の上昇に伴うフリクションの増大の方が大きい。このような油温と回転数に対するフリクション特性を表した数式、または上記フリクション特性を記憶したマップを用いて、油温と飽和回転数ＳａからフリクションＦを求め、フリクション分の電圧Ｖｆを算出する。電圧Ｖｆは、角速度、飽和回転数Ｓａ、フリクションＦ及び相電流Ｉｓから求めることができ、「２π／６０×Ｓａ×Ｆ」により求めた値を飽和回転時の相電流Ｉｓで割ることにより算出できる。すなわち、「Ｖｆ＝（２π／６０×Ｓａ×Ｆ）／Ｉｓ」と表せる。

ステップＳ１１では、誘起電圧を算出する。図６の特性図に示すように、磁石温度と誘起電圧定数（トルク定数）との関係は、磁石温度の上昇に伴って一定の比率で誘起電圧定数が低下するので、誘起電圧定数の減少に基づき磁石温度を推定できる。誘起電圧定数Ｋｖは、Ｋｖ＝（Ｖｒ−Ｖｓ−Ｖｆ）／Ｓａと表せる。ステップＳ１２では暫定磁石温度を求める。この暫定磁石温度は、例えば誘起電圧定数Ｋｖに対する特性マップから推定することができる。
この暫定磁石温度を学習値で変更、すなわち温度補正を行い（ステップＳ１３）、磁石温度を算出して確定する（ステップＳ１４）。このようにして、ブラシレスモータ６に温度センサを設けることなく磁石温度を推定できる。

図３は、磁石温度の確定後のＡＴＣＵ７による制御動作を示している。まず、磁石の許容上限温度を算出し（ステップＳ１５）、アイドルストップ許可条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１６）。アイドルストップ許可条件は、例えば車速が０ｋｍ／ｈ、エンジン回転数が低速またはアイドリング状態、アクセル閉、ブレーキスイッチオン、ステアリング停止状態、油温及び水温が所定値以上などの条件を満たしたときである。
アイドルストップ許可条件が成立すると、ＡＴＣＵ７から電動オイルポンプ４の駆動指令を出し、ブラシレスモータ６の最大駆動時間、すなわち制御量を算出する（ステップＳ１７）。続いて、ブラシレスモータ６の正回転制御モードを開始する（ステップＳ１８）。ここでは、まずブラシレスモータ６の位置決め制御を正回転で行い（ステップＳ１９）、その後、ブラシレスモータ６を正回転で制御する（ステップＳ２０）。

一方、ステップＳ１６でアイドルストップ許可条件が成立しない場合には、磁石温度算出後に所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ２１）、所定時間経過している場合には、図２におけるステップＳ１に戻る。所定時間経過していない場合には、ステップＳ１６に戻ってアイドルストップ許可条件が成立したか否かの判定を行い、所定時間経過するまでステップＳ１６，Ｓ２１を繰り返す。

ステップＳ２２では、アイドルストップ許可条件が成立しているか否かを判定する。アイドルストップ許可条件が成立している場合には、駆動時間と最大駆動時間（制御量）の大小関係を判定する（ステップＳ２３）。駆動時間と磁石温度との関係は、図７の特性図に示すように、推定温度の初期値がＴ０のとき、ブラシレスモータ６に流す電流が小さい場合（電流小）には、点線で示す磁石温度の許容上限値（磁石の許容上限温度）Ｔｍａｘには達しない。しかし、電流が大きくなると（電流中、電流大）許容上限値Ｔｍａｘを超え、且つ電流の増大に伴って許容上限値に到達する駆動時間が短くなる。このように、ブラシレスモータ６に流す電流値と駆動時間から許容上限値Ｔｍａｘに達したか否かを推定でき、許容上限値Ｔｍａｘに到達した駆動時間を最大駆動時間Ｄｍａｘとする。

そして、ステップＳ２３で、駆動時間が最大駆動時間Ｄｍａｘよりも大きいか等しいと判定された場合には、電動オイルポンプ停止前にＡＴＣＵ７からアイドルストップ解除信号ＩＳＳをＥＣＵ１０に送信し、ＥＣＵ１０の制御によりエンジン５を起動してアイドルストップを解除する（ステップＳ２４）。ステップＳ２５では、ＡＴＣＵ７からモータ停止指令をインバータ８へ発し、ブラシレスモータ６の駆動を停止して電動オイルポンプ４を停止させる。
駆動時間が最大駆動時間Ｄｍａｘよりも小さい場合には、ステップＳ２０に戻ってブラシレスモータ６の制御を行う。ステップＳ２２で、アイドルストップ許可条件が成立していないと判定されると、アイドルストップを解除し（ステップＳ２４）、ブラシレスモータ６を停止させる（ステップＳ２５）。このように、アイドルストップ許可条件が成立しなくなるか、駆動時間が最大駆動時間よりも大きいか等しくなるまで、ブラシレスモータ６が駆動されることになる。

図４は、図２のステップＳ１３における温度補正動作の具体例を示している。温度補正は、図２のステップＳ１２で算出した暫定磁石温度を、学習値を用いて補正することで行う。まず、ステップＳ３１では、学習経験の有無を判定する。学習経験なしの場合には、基準磁石温度（油温）を認識したか否かの判定を行い（ステップＳ３２）、認識が行われるまで判定動作を実行する。一方、学習経験ありの場合には、既に記憶されている学習値を用いて暫定磁石温度を補正し（ステップＳ３７）、図２のフローチャートにおけるステップＳ１３に戻り、磁石温度を確定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ３２で、基準磁石温度を認識したと判定されると、学習モードを開始し（ステップＳ３３）、磁石温度の推定を実行する（ステップＳ３４）。磁石温度の推定は、上述した図２のフローチャートにおけるステップＳ１１，Ｓ１２と同様であり、ステップＳ３５では誘起電圧（トルク定数）を算出し、次のステップＳ３６では誘起電圧定数を基準磁石温度に割り付けて学習を完了する。その後、算出した学習値を用いて暫定磁石温度を補正し（ステップＳ３７）、図２のフローチャートにおけるステップＳ１３に戻り、磁石温度を確定する（ステップＳ１４）。

図８及び図９はそれぞれ、従来（磁石の初期温度を推定時の油温に設定した場合）と本実施形態（磁石の温度を電動オイルポンプの再駆動直前に推定した場合）における油温、コイル温度、相電流及び磁石温度の計測値及び推定結果を対比して示している。図８（ａ）及び図９（ａ）はそれぞれ、ブラシレスモータ６の駆動時の温度上昇特性を示し、図８（ｂ）及び図９（ｂ）はそれぞれ、ブラシレスモータ６の停止後の次回駆動時の温度下降及び上昇特性を示す。

エンジン５が冷機状態では、図８（ａ）に示すように、ブラシレスモータ６の駆動を開始した時刻ｔ０には、油温と磁石温度はほぼ等しくなっている。ブラシレスモータ６のコイルに所定の相電流を流すとコイルの温度が上昇し、これに伴って磁石温度（推定）も上昇し、許容上限値Ｔｍａｘに近づく。一方、油温の上昇はコイルや磁石の温度上昇に比べて緩やかになる。
時刻ｔ１にブラシレスモータ６の駆動を停止すると、図８（ｂ）に示すように、コイル温度と磁石温度（推定）は緩やかに低下し、長時間（時刻ｔ４以降）経過すると油温に近づいていく。

しかし、油温と磁石温度の温度差ΔＴが大きい時刻ｔ２のタイミングでブラシレスモータ６を再駆動すると、磁石温度が比較的高い状態から再び上昇を始めるため、一点鎖線で示すように、時刻ｔ３以降は磁石温度の許容上限値Ｔｍａｘを超えて駆動してしまうことになる。このような状態になると、ブラシレスモータ６の希土類磁石に不可逆減磁が発生し、電動オイルポンプ４の性能の低下や、油圧不足となる。

これに対し、電動オイルポンプ４の再駆動直前に磁石温度の推定を行い、制御量を算出してブラシレスモータ６の駆動を制限することで、磁石温度の許容上限値Ｔｍａｘを超えないようにできる。エンジン５の冷機状態のコイル温度、油温及び磁石温度（推定）の変化は、図９（ａ）に示すように、図８（ａ）と同様である。

図９（ｂ）に示すように、油温と磁石温度の温度差ΔＴが大きい時刻ｔ２のタイミングでブラシレスモータ６を再駆動する際には、まず電動オイルポンプ４の駆動直前に磁石温度の推定を行い、磁石温度から制御量を算出する。この制御量に基づき、ブラシレスモータ６を最大駆動時間Ｄｍａｘ以内で駆動することで、時刻ｔ３以降はアイドルストップを解除して磁石温度を低下させる。このように、ブラシレスモータ６の駆動に先立って温度差ΔＴを認識し、ブラシレスモータ６の駆動時間を制限する（短くする）ことで、温度差ΔＴが比較的大きい状態から再駆動しても、磁石温度の許容上限値Ｔｍａｘを超えないようにできる。

図１０及び図１１はそれぞれ、ブラシレスモータ６を正回転で駆動する場合と逆回転で駆動する場合の動作波形をそれぞれ示している。図１１の動作波形は、図２に示したフローチャートにおけるステップＳ３〜Ｓ８に対応する。
図１０（ａ）及び図１１（ａ）は、ブラシレスモータ６の電源電圧、電源電流及び抵抗の関係を示している。図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）は、ブラシレスモータ６の回転数、電動オイルポンプ４における吐出圧と吸入圧との関係を示している。図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）は、電圧（抵抗及びフリクション）、コイル温度、磁石温度及び油温の関係を示している。

図１０（ａ）に示すように、ブラシレスモータ６が正回転で駆動が開始されると（時刻ｔ０）、電源電流が急激に上昇して所定値になり、時刻ｔ２に急激に低下し、時刻ｔ３以降はほぼゼロになる。電源電圧は、電源電流が流れている期間中は一時的に低下する。
図１０（ｂ）に示すように、ブラシレスモータ６は駆動開始（ｔ０）から遅れた時刻ｔ１に回転を始め、時刻ｔ２から回転数が急上昇し、時刻ｔ３にピークとなった後、低下する。電動オイルポンプ４の吐出圧は、実質的にブラシレスモータ６の回転数の増減に伴って変化し、吸入圧は吐出圧と逆の関係で且つレベル変化が小さくなる。
図１０（ｃ）に示すように、ブラシレスモータ６の駆動開始から短い時間では、油温、磁石温度及びコイル温度はほぼ一定である。電圧（抵抗及びフリクション）は、電流値の上昇に伴って低下し、モータ回転数とほぼ逆の波形を描く。

これに対し、図１１（ａ）に示すように、ブラシレスモータ６が逆回転で駆動が開始されると（時刻ｔ０）、正回転と同様に、電源電流が急激に上昇して所定値になり、時刻ｔ２に急激に低下し、時刻ｔ３以降はほぼゼロになる。電源電圧は、電源電流が流れている期間中は一時的に低下する。
図１１（ｂ）に示すように、ブラシレスモータ６は駆動開始（ｔ０）から遅れた時刻ｔ１に回転を始め、時刻ｔ２から回転数が急上昇し、時刻ｔ３にピークとなった後、低下する。電動オイルポンプ４の吐出圧は、オイル配管１１ａ内のオイル２が抜けるまで一時的に上昇するものの、その後は電動オイルポンプ４の空転によりほぼゼロとなり、正回転に比べて負荷が相当に小さくなる。このときの吸入圧はマイナスの値となる。
図１１（ｃ）に示すように、ブラシレスモータ６の駆動開始（ｔ０）から短い時間では、油温、磁石温度及びコイル温度はほぼ一定になる。電圧（抵抗及びフリクション）は、駆動電流の上昇に伴って低下し、モータ回転数とほぼ逆の波形を描く。

図１０（ｂ）と図１１（ｂ）の時刻ｔ２，ｔ３間の電動オイルポンプ４の吐出圧と吸入圧を比較すれば明らかなように、ブラシレスモータ６の消費エネルギーＥ１，Ｅ２は、正回転の場合より逆回転の方が小さくなる。これは、ブラシレスモータ６の正回転時の消費エネルギーＥ１が、誘起電圧、吐出仕事、フリクション及び電気抵抗消費で決まるのに対し、逆回転時の消費エネルギーＥ２は、吐出仕事分が不要となるからである。また、吐出仕事分のパラメータを考慮する必要がないので、ＡＴＣＵ７による演算処理も軽減できる。
なお、図１１の波形図における右下がりの斜線を付した領域Ａ１で、ブラシレスモータ６へ供給する電流と印加する電圧から抵抗を算出し、左下がりの斜線を付した領域Ａ２におけるブラシレスモータ６の飽和回転数から磁石温度を推定する。

上述したように、本実施形態における磁石温度の推定は、車両走行状態から電動オイルポンプ４の駆動要求（アイドルストップなど）が見込まれた場合に行う。換言すれば、ブラシレスモータ６の駆動要求前のタイミングであって、アイドルストップ要求のないタイミングで行う。そして、ブラシレスモータ６の位置決め制御時に抵抗を計算し、設定した印加電圧でブラシレスモータ６を回転制御し、飽和回転数と飽和回転時の相電流とに基づき磁石温度を推定する。この磁石の温度推定時には、ブラシレスモータ６を逆方向に回転させる。

その後、ＡＴＣＵ７から電動オイルポンプ４の駆動指令を受けたら、推定した磁石温度、電動オイルポンプ４の駆動指令、油圧を元に、磁石の発熱（温度上昇）特性から駆動時間を設定して駆動する。この駆動時間は、電動オイルポンプ４の吐出圧が、所定の圧力となる時間以上に設定する。
上記設定した制御量に基づく駆動時間の経過後、電動オイルポンプ４を停止する。この際、例えばアイドルストップシステムでは、電動オイルポンプ４の停止前にＡＴＣＵ７からアイドルストップ解除信号ＩＳＳを上位ＥＣＵ１０に送信する。アイドルストップ解除信号ＩＳＳの送信タイミングは、アイドルストップ解除後に機械式オイルポンプ３の吐出圧が所定油圧に到達するまでの時間より長くすることで、アイドルストップ解除時の油圧の低下を抑制できる。

上記のような構成並びに制御動作によれば、電動オイルポンプの駆動要求直前の磁石温度から駆動時間を設定することで、ブラシレスモータの磁石の許容上限温度を超えて電動オイルポンプが駆動され、磁石が減磁して電動オイルポンプの性能が低下し、油圧不足となることを回避できる。また、電動オイルポンプの駆動直前に磁石温度の推定を行うことで、磁石の許容上限温度まで駆動することが可能となる。磁石の許容上限温度の到達までに余裕がある場合には、駆動時間を延ばすこともできる。更に、アイドルストップシステムでは、磁石温度の推定時に、ブラシレスモータを逆回転とし、空回りさせることで消費電力（発熱）を抑制できる。

このように、ブラシレスモータの温度−トルク特性から磁石温度を求め、該磁石の減磁特性に基づいて制御量を抑制することで、ブラシレスモータへの電流を制限できる。これによって、温度センサを設けることなく、実温度に即した磁石温度の推定を行って、ブラシレスモータの減磁による性能の低下や油圧不足となるのを抑制できる。しかも、温度補正値を学習して記憶し、ブラシレスモータへ供給する電流の制限を行うための制御量を補正することで、温度推定値のばらつきを抑えることができる。
従って、ブラシレスモータの磁石の許容上限温度を超えて電動オイルポンプが駆動されてしまうのを抑制でき、温度センサを設けることなくブラシレスモータを適切に駆動できる。

［変形例１］
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、車両の補機駆動用のアクチュエータとして、トランスミッション用オイルポンプシステムについて説明したが、希土類磁石を使ったブラシレスモータを駆動源に用いたアクチュエータを制御するものであれば、他の様々なものに適用可能である。また、アイドルストップについて説明したが、アイドルストップに限定されるものでもない。

［変形例２］
図２に示したフローチャートでは、ブラシレスモータ６の駆動要求前のタイミングで磁石温度の推定を行うようにしたが、必ずしも駆動要求前に毎回磁石温度を推定する必要はない。ブラシレスモータ６を所定時間回転させたとき、あるいはブラシレスモータ６を所定制御量運転したときに、磁石温度の推定を行うようにすることもできる。これらのタイミングを組み合わせ、所定のタイミングで磁石温度の推定を実施しても良いのはもちろんである。

［変形例３］
図２に示したフローチャートのステップＳ８の後に、正回転で駆動してオイル配管１１ａ内にオイル２を充填するようにしても良い。オイル配管１１ａ内にオイル２を充填することで、アイドルストップ時の正回転制御モードでの油圧の立ち上がりを早くできる。

［変形例４］
図２のステップＳ１２で算出した暫定磁石温度を、ステップＳ１３において学習値で温度補正する例を示したが、予めマップやテーブルなどに記憶した補正データを用いても良く、暫定磁石温度の設定に余裕を持たせることで、ステップＳ１３を省略することもできる。また、学習値は所定のタイミングで更新するようにしても良い。

［変形例５］
ブラシレスモータ６へ通電したときの電流及び回転数に応じて磁石温度を推定するようにしたが、磁石温度を推定できれば電流に代えて電圧やパルス幅を用いても良く、ブラシレスモータ６の回転数に代えて通電切換時間などを用いることもできる。

［変形例６］
磁石温度を推定するときに、ブラシレスモータ６を逆回転させる例について説明したが、正回転させて推定することもできる。この場合には、アクチュエータの動作目的の負荷が十分小さいことが好ましい。

１…オイルパン、２…オイル、３…機械式オイルポンプ、４…電動オイルポンプ、５…エンジン、６…ブラシレスモータ、７…ＡＴＣＵ（制御装置）、８…インバータ、１０…ＥＣＵ、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…オイル配管、１２，１３…逆止弁

Claims (7)

1. ブラシレスモータを駆動源に用いたアクチュエータを制御する制御装置であって、
   前記アクチュエータの動作目的の負荷が生じない動作状態で、前記ブラシレスモータへ通電したときの電流及び回転数に応じて、前記アクチュエータを駆動する際の前記ブラシレスモータへの電流を制限する、ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
2. 前記アクチュエータの動作目的の負荷が生じない動作状態は、前記アクチュエータを駆動する際の前記ブラシレスモータの回転方向に対して逆回転させた状態である、請求項１に記載のアクチュエータの制御装置。
3. 前記ブラシレスモータの温度−トルク特性に基づき磁石温度を求め、該磁石の減磁特性に応じて制御量を抑制することで、前記ブラシレスモータへの電流を制限する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータの制御装置。
4. 前記磁石温度は、前記ブラシレスモータの駆動要求前、前記ブラシレスモータを所定時間回転させたとき、及び前記ブラシレスモータを所定制御量運転したときの少なくともいずれか１つを含むタイミングで算出する、ことを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータの制御装置。
5. 前記制御量を、学習値に基づき変更する、ことを特徴とする請求項３または４に記載のアクチュエータの制御装置。
6. 前記制御量は、前記ブラシレスモータの駆動時間に対応し、前記ブラシレスモータの駆動を停止させることで電流を制限する、ことを特徴とする請求項３乃至５いずれか１項に記載のアクチュエータの制御装置。
7. 前記アクチュエータは、車両の補機駆動用であり、前記ブラシレスモータへの電流の制限を、前記車両からの要求で解除する、ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載のアクチュエータの制御装置。