JP2017093217A - 回転電機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機駆動システムの過熱を保護しつつ、トルク変動を抑制可能な回転電機制御装置を提供する。
【解決手段】ＭＧ制御部６０は、車両９０の駆動源であるモータジェネレータ３の駆動を制御するものである。ＭＧ制御部６０のトルク制限部６２は、システム温度である素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高くなった場合、モータジェネレータ３のトルクを制限する。トルク制限部６２は、モータジェネレータ３のトルクを制限することで、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、素子温度Ｔｅがピーク温度Ｔｐであったときのトルク制限状態を継続する。これにより、ＭＧ駆動システム１の過熱を抑制しつつ、トルク変動が抑制される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転電機制御装置に関する。

従来、モータの駆動を制御するモータ制御装置が公知である。例えば特許文献１では、モータの駆動に係る電子駆動システムが臨界温度に達する前に、温度に応じて最大トルクを減衰させる。

米国特許第８，０６２，１７０号明細書

温度に応じてモータのトルクを制限する場合、温度変化に対するトルク感度が高くなる。そのため、温度低下時においても温度に応じて最大トルクを変更すると、高負荷運転時において、温度の変動に伴ってモータのトルクも変動する虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機駆動システムの過熱を保護しつつ、トルク変動を抑制可能な回転電機制御装置を提供することにある。

本発明は、車両（９０）の駆動源である回転電機（３）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、温度演算部（６１）と、トルク制限部（６２）と、を備える。
温度演算部は、回転電機駆動システム（１）の温度であるシステム温度を演算する。回転電機駆動システムは、回転電機の通電を切り替えるインバータ部（３０）を含む回路部（２０）および回転電機を含む。

トルク制限部は、システム温度が制限開始温度より高くなった場合、回転電機のトルクを制限する。トルク制限部は、回転電機のトルクを制限することで、システム温度が上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、システム温度がピーク温度であったときのトルク制限状態を継続する。
これにより、回転電機駆動システムの過熱を抑制しつつ、トルク変動が抑制される。

本発明の一実施形態によるＭＧ駆動システムが適用される車両を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるＭＧ駆動システムを説明するブロック図である。 本発明の一実施形態によるトルク制限係数を説明する説明図である。 本発明の一実施形態によるトルク制限処理を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態による制限開始温度を説明する説明図である。 本発明の一実施形態による制限終了温度を説明する説明図である。 本発明の一実施形態によるトルク制限処理を説明するタイムチャートである。

以下、本発明による回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による回転電機制御装置を図１〜図７に示す。
図１および図２に示すように、回転電機駆動システムであるモータジェネレータ駆動システム１は、車両９０に適用される。本実施形態の車両９０は、回転電機としてのモータジェネレータ３の駆動力にて走行するＥＶ車両である。以下適宜、モータジェネレータを「ＭＧ」と記載する。車両９０は、前方にＭＧ駆動システム１が搭載され、前輪９５が駆動される前輪駆動車である。

ＭＧ駆動システム１は、モータジェネレータ３、および、制御ユニット１０等を含む。
モータジェネレータ３は、バッテリ５（図２参照）からの電力で駆動されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、車両９０の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態のモータジェネレータ３は、永久磁石式同期型の３相交流の回転電機とする。以下、モータジェネレータ３が電動機として機能する場合を中心に説明する。

モータジェネレータ３の駆動力は、駆動軸９１に伝達される。駆動軸９１に伝達された駆動力は、デファレンシャルギア９２および車軸９３を介して駆動輪である前輪９５を回転させる。図１には図示していないが、モータジェネレータ３とデファレンシャルギア９２との間に変速機を設けてもよい。変速機は、無段変速機であってもよいし、多段変速機であってもよい。

図２に示すように、バッテリ５は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な二次電池により構成される直流電源である。バッテリ５に替えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を直流電源として用いてもよい。バッテリ５は、ＳＯＣ（State Of Charge）が所定の範囲内となるように制御される。

制御ユニット１０は、モータジェネレータ３の駆動を制御するものであり、回路部２０、および、制御部５０等を有する。なお、煩雑になることを避けるため、一部の制御線等は適宜省略した。
回路部２０は、リレー１６を経由してバッテリ５と接続される。リレー１６は、高電位側リレー１７および低電位側リレー１８を含む。高電位側リレー１７および低電位側リレー１８は、機械式リレーであってもよいし、半導体リレーであってもよい。リレー１６をオンすることで、バッテリ５と回路部２０との間の通電が許容される。リレー１６をオフすることで、バッテリ５と回路部２０との間の通電が遮断される。

回路部２０は、昇圧コンバータ２１、および、インバータ部３０を有する。
昇圧コンバータ２１は、リアクトル２２、昇圧駆動部２３、および、コンデンサ２６等を有する。リアクトル２２は、リアクトル電流の変化に伴って誘起電圧が発生し、電気エネルギを蓄積する。
昇圧駆動部２３は、高電位側スイッチング素子２４、および、低電位側スイッチング素子２５を有する。以下適宜、「スイッチング素子」を「ＳＷ素子」と記載する。高電位側ＳＷ素子２４および低電位側ＳＷ素子２５は、いずれもＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。高電位側ＳＷ素子２４と低電位側ＳＷ素子２５との接続点には、リアクトル２２の出力端が接続される。

ＳＷ素子２４、２５は、制御部５０からのコンバータ駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動する。高電位側ＳＷ素子２４がオフ、低電位側ＳＷ素子２５がオンのとき、リアクトル２２にリアクトル電流が流れることにより、リアクトル２２にエネルギが蓄積される。また、高電位側ＳＷ素子２４がオン、低電位側ＳＷ素子２５がオフのとき、リアクトル２２に蓄積されたエネルギが放出されることにより、バッテリ入力電圧に誘起電圧が重畳され昇圧された出力電圧がコンデンサ２６に充電される。
コンデンサ２６は、インバータ部３０と並列に接続される。

インバータ部３０は、６つのＳＷ素子３１〜３６を有する３相インバータである。ＳＷ素子３１〜３６は、いずれもＩＧＢＴであり、両面放熱可能に設けられる。インバータ部３０は、冷却水が循環する図示しないインバータ冷却器により冷却される。
高電位側に接続されるＳＷ素子３１〜３３は、コレクタが高電位ライン３７に接続され、エミッタがそれぞれ対になる低電位側のＳＷ素子３４〜３６のコレクタに接続される。低電位側に接続されるＳＷ素子３４〜３６のエミッタは、低電位ライン３８に接続される。対になる高電位側のＳＷ素子３１〜３３と低電位側のＳＷ素子３４〜３６との接続点は、それぞれ、モータジェネレータ３の各相巻線の一端に接続される。

対になる高電位側のＳＷ素子３１〜３３と低電位側のＳＷ素子３４〜３６とは、制御部５０からのインバータ駆動信号に基づき、交互に、かつ、相補的にオンオフ作動する。
インバータ部３０には、昇圧コンバータ２１により昇圧された出力電圧の直流電力が入力され、ＳＷ素子３１〜３６をオンオフ作動することで、直流電力を３相交流電力に変換し、モータジェネレータ３に出力する。

インバータ温度センサ４１は、ＳＷ素子３１〜３６の温度を検出する。本実施形態のインバータ温度センサ４１は、各ＳＷ素子３１〜３６に内蔵される感温ダイオードであるが、図２では、便宜上、１つの機能ブロックとして記載した。インバータ温度センサ４１の検出値は、ＭＧ制御部６０に出力される。

制御部５０は、車両制御部５１、および、回転電機制御装置としてのＭＧ制御部６０を有する。車両制御部５１およびＭＧ制御部６０は、マイコン等を主体として構成される。車両制御部５１およびＭＧ制御部６０における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
車両制御部５１とＭＧ制御部６０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）等を経由して情報伝達可能である。

車両制御部５１は、図示しないアクセルセンサ、シフトスイッチ、ブレーキスイッチ、車速センサ等からの信号を取得し、取得されたこれらの信号等に基づき、車両９０全体の制御を司る。車両制御部５１は、車速Ｖ等に基づいてモータジェネレータ３の駆動に係るトルク指令値ｔｒｑ^*を演算する。トルク指令値ｔｒｑ^*は、ＭＧ制御部６０に出力される。
また、車両制御部５１は、車両９０の積算走行距離等の情報をＭＧ制御部６０に送信する。

ＭＧ制御部６０は、機能ブロックとして、温度演算部６１、トルク制限部６２、および、信号生成部６５等を有する。
温度演算部６１は、インバータ温度センサ４１の検出値に基づき、素子温度Ｔｅを演算する。本実施形態では、６つのＳＷ素子３１〜３６の温度の平均値を素子温度Ｔｅとする。本実施形態では、素子温度Ｔｅを「システム温度」とする。

トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅに基づき、トルク指令値ｔｒｑ^*を制限し、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａを演算する。本実施形態では、トルク指令値ｔｒｑ^*にトルク制限係数ｋを乗じることで、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａを演算する。トルク制限係数は、０≦ｋ≦１とする。トルク制限係数ｋを１未満とすることで、モータジェネレータ３のトルクが制限される。また、トルク制限係数ｋが１の場合、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａは、トルク指令値ｔｒｑ^*と一致し、モータジェネレータ３のトルクが制限されない。

モータジェネレータ３のトルクが制限されると、トルク制限部６２は、トルクが制限されていることを示す情報を、インスツルメントパネルやナビゲーション装置等の報知部に出力する。これにより、ウォーニングランプの点灯や警告表示、音声案内等により、トルクが制限されていることを運転者に報知可能である。

信号生成部６５は、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａ、および、図示しない回転角センサから取得されるモータジェネレータ３の回転角θ等に基づき、ＳＷ素子３１〜３６のオンオフ作動を制御するインバータ駆動信号を生成し、回路部２０に出力する。また、信号生成部６５は、ＳＷ素子２４、２５のオンオフ作動を制御するコンバータ駆動信号を生成し、回路部２０に出力する。

以下、モータジェネレータ３のトルク制限について説明する。
トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高くなった場合、モータジェネレータ３のトルクを制限する。具体的には、図３に実線で示すように、素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａ以下である場合、トルク制限係数ｋを１とし、トルク制限を行わない。また、素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高く、かつ、素子温度Ｔｅが上昇している場合、素子温度Ｔｅに応じてトルク制限係数ｋが小さくなるようにしている。これにより、ＭＧ駆動システム１の過熱を防ぐことができる。

モータジェネレータ３のトルクを制限することで素子温度Ｔｅが低下するとき、素子温度Ｔｅの上昇時と同様に素子温度Ｔｅに応じてトルク制限係数ｋを変更した場合、トルク制限係数ｋを増加させることで、素子温度Ｔｅが再度上昇に転じる等、温度変動が生じる虞がある。また、素子温度Ｔｅの変動に伴ってトルク制限係数ｋが変動すると、モータジェネレータ３のトルクが変動し、ドライバビリティが悪化する虞がある。

そこで本実施形態では、ピーク温度Ｔｐにて、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じた場合、図３中に一点鎖線で示すように、ピーク温度Ｔｐにおけるピーク時制限係数ｋｐを保持する（矢印Ｙ１参照）。また、素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂ以下となった場合、トルク制限を解除する。本実施形態では、トルクの急変を防ぐべく、ピーク時制限係数ｋｐから徐々に１に近づけるように、トルク制限係数ｋを徐々に変更する（矢印Ｙ２参照）。

本実施形態のトルク制限処理を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、トルク制限部６２にて、所定の周期で実行される。
最初のステップＳ１０１では、トルク制限部６２は、温度演算部６１から素子温度Ｔｅを読み込む。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップも同様とする。

Ｓ１０２では、トルク制限部６２は、後述の低下判定フラグＦｌｇＤがセットされているか否かを判断する。図中では、各フラグがセットされている状態を「１」、セットされていない状態を「０」と記す。低下判定フラグＦｌｇＤがセットされていると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１１１へ移行する。低下判定フラグＦｌｇＤがセットされていないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。

Ｓ１０３では、トルク制限部６２は、後述のトルク制限フラグＦｌｇＲがセットされているか否かを判断する。トルク制限フラグＦｌｇＲがセットされていると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。トルク制限フラグＦｌｇＲがセットされていないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、トルク制限部６２は、モータジェネレータ３の駆動状態、ＭＧ駆動システム１の冷却性能、および、ＭＧ駆動システム１の劣化状態に応じて、制限開始温度Ｔａを設定する。本実施形態では、モータジェネレータ３の駆動状態をＭＧ負荷、ＭＧ駆動システム１の冷却性能をインバータ冷却器における冷却水流速である冷却水量、ＭＧ駆動システム１の劣化状態を車両９０の積算走行距離とする。

図５に示すように、ＭＧ制御部６０は、ＭＧ負荷、冷却水量、または、積算走行距離と、制限開始温度Ｔａに係る仮値Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３とが関連づけられたマップを有している。
図５（ａ）に示すように、ＭＧ負荷が大きくなるほど、仮値Ｔａ１が小さくなるように設定される。図５（ｂ）に示すように、冷却水量が大きいほど、仮値Ｔａ２が大きくなるように設定される。図５（ｃ）に示すように、積算走行距離が長くなるほど、仮値Ｔａ３が小さくなるように設定される。なお、図５（ａ）〜（ｃ）は、各パラメータに応じ、線形的に仮値Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３が変化するように記載しているが、各パラメータと仮値Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３との関係は、非線形であってもよく、適宜設定可能である。後述の制限終了温度Ｔｂについても同様である。
本実施形態では、仮値Ｔａ１、Ｔａ２、Ｔａ３の最小値を制限開始温度Ｔａとする。

また、トルク制限部６２は、設定された制限開始温度Ｔａに応じ、トルク制限マップを設定する。本実施形態では、制限開始温度Ｔａが可変であって、素子温度Ｔｅの上限温度Ｔｍａｘが固定であるので、トルク制限係数ｋに係る制限傾きを変更し、設定された制限開始温度Ｔａに応じたトルク制限マップが設定される。すなわち、本実施形態では、設定された制限開始温度Ｔａに応じ、図３の実線部分の傾きが変更される。

図４に戻り、Ｓ１０４に続いて移行するＳ１０５では、トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高いか否かを判断する。素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高いと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、トルク制限フラグＦｌｇＲをセットし、Ｓ１０８へ移行する。素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａ以下であると判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。

Ｓ１０６では、トルク制限部６２は、トルク制限を行わず、トルク制限係数ｋを１として、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａを演算する。すなわち、本ステップで演算される制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａは、トルク指令値ｔｒｑ^*と一致する。なお、Ｓ１０６は、トルク制限フラグＦｌｇＲおよび低下判定フラグＦｌｇＤがいずれもセットされていない場合（すなわちＦｌｇＲ＝０、かつ、ＦｌｇＤ＝０）の処理である。

低下判定フラグＦｌｇＤがセットされておらず（Ｓ１０２：ＮＯ）、かつ、トルク制限フラグＦｌｇＲがセットされている場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）に移行するＳ１０７では、トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じたか否かを判断する。温度低下の判定方法は、どのようにしてもよいが、例えば、素子温度Ｔｅの前回値と今回値とを比較し、前回値よりも今回値が小さい値であった場合、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じたと判断する。また、例えば、所定期間ごとの移動平均を算出し、移動平均値の前回値と今回値との比較により、判断してもよい。素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じたと判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０９へ移行する。素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じていないと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、すなわち素子温度Ｔｅが上昇中である場合、Ｓ１０８へ移行する。

素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高い場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、または、素子温度Ｔｅが上昇中であると判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）に移行するＳ１０８では、トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅに応じたトルク制限を実行する。具体的には、トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅに基づくマップ演算によりトルク制限係数ｋを演算するとともに、トルク指令値ｔｒｑ^*にトルク制限係数ｋを乗じ、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａを演算する。本ステップでは、トルク制限係数ｋ＜１となるので、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａは、トルク指令値ｔｒｑ^*未満となり、モータジェネレータ３のトルクが制限される。
なお、Ｓ１０８は、トルク制限フラグＦｌｇＲがセットされており、低下判定フラグＦｌｇＤがセットされていない場合（すなわちＦｌｇＲ＝１、ＦｌｇＤ＝０）のときの処理である。

素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じたと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）に移行するＳ１０９では、トルク制限部６２は、低下判定フラグＦｌｇＤをセットする。また、トルク制限部６２は、直前の演算時の素子温度Ｔｅをピーク温度Ｔｐとし、ピーク温度Ｔｐに基づいて設定されたトルク制限係数ｋを、ピーク時制限係数ｋｐとして保持する。
Ｓ１１０では、トルク制限部６２は、モータジェネレータ３の駆動状態、ＭＧ駆動システム１の冷却性能、および、ＭＧ駆動システム１の劣化状態に応じて、制限終了温度Ｔｂを設定する。

図６に示すように、ＭＧ制御部６０は、ＭＧ負荷、冷却水量、または、積算走行距離と、制限終了温度Ｔｂに係る仮値Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３とが関連づけられたマップを有している。
図６（ａ）に示すように、ＭＧ負荷が大きくなるほど、仮値Ｔｂ１が小さくなるように設定される。図６（ｂ）に示すように、インバータ冷却水の流速が大きいほど、仮値Ｔｂ２が大きくなるように設定される。図６（ｃ）に示すように、積算走行距離が長くなるほど、仮値Ｔｂ３が小さくなるように設定される。本実施形態では、仮値Ｔｂ１、Ｔｂ２、Ｔｂ３の最小値を制限終了温度Ｔｂとする。
本実施形態では、制限終了温度Ｔｂは、制限開始温度Ｔａより低くなるように設定される。すなわち、Ｔｂ＜Ｔａである。

図４に戻り、低下判定フラグＦｌｇＤがセットされていると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、または、Ｓ１１０に続いて移行するＳ１１１では、素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂより高いか否かを判断する。素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂ以下であると判断された場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、Ｓ１１３へ移行する。素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂより高いと判断された場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、Ｓ１１２へ移行する。

Ｓ１１２では、トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅがピーク温度Ｔｐのときのトルク制限状態を継続する。具体的には、トルク制限部６２は、トルク制限係数ｋをピーク時制限係数ｋｐとし、トルク指令値ｔｒｑ^*にピーク時制限係数ｋｐを乗じることで、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａを演算する。なお、ピーク時制限係数ｋｐは、素子温度Ｔｅが実際に最高値であったときのトルク制限係数ｋに限らず、例えば素子温度Ｔｅが低下判定される直前の演算における素子温度Ｔｅをピーク温度Ｔｐとみなし、前回演算時のトルク制限係数ｋを、ピーク時制限係数ｋｐとみなしてもよい。
本ステップでは、ピーク時制限係数ｋｐ＜１であるので、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａは、トルク指令値ｔｒｑ^*未満となり、モータジェネレータ３のトルクが制限される。
なお、Ｓ１１２は、トルク制限フラグＦｌｇＲ＝１および低下判定フラグＦｌｇＤがともにセットされている場合（すなわちＦｌｇＲ＝１、かつ、ＦｌｇＤ＝１）の処理である。

素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂ以下であると判断された場合（Ｓ１１１：ＮＯ）に移行するＳ１１３では、トルク制限部６２は、トルク制限係数ｋがピーク時制限係数ｋｐから１まで所定の割合で上昇させ、トルク制限を徐々に解除する。
Ｓ１１４では、トルク制限部６２は、トルク制限解除が完了したか否かを判断する。トルク制限解除が完了していないと判断された場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、すなわち、トルク制限係数ｋが１未満の場合、この判断処理を繰り返す。トルク制限解除が完了したと判断された場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、Ｓ１１５へ移行する。
Ｓ１１５では、トルク制限部６２は、トルク制限フラグＦｌｇＲおよび低下判定フラグＦｌｇＤをリセットし、本処理を終了する。

本実施形態のトルク制限処理を図７に示すタイムチャートに基づいて説明する。図７は、共通時間軸を横軸とし、（ａ）がＭＧトルク、（ｂ）が素子温度Ｔｅ、（ｃ）がトルク制限フラグＦｌｇＲ、（ｄ）が低下判定フラグＦｌｇＤを示す。また、素子温度低下時においても上昇時と同様に、素子温度Ｔｅ＿ｃに応じたトルク制限を行う例を参考例とする。すなわち参考例では、素子温度Ｔｅ＿ｃが低下しているときも、図３の実線で示されるマップにて演算されたトルク制限係数ｋを用いてトルク制限を行う。参考例におけるトルク制限フラグＦｌｇＲＣを図７（ｅ）に示す。図７（ａ）では、トルク指令値ｔｒｑ^*を一点鎖線、本実施形態の制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａを実線、参考例の制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａｃを破線で示す。また、図７（ｂ）では、本実施形態の素子温度Ｔｅを実線、参考例の素子温度Ｔｅ＿ｃを破線で示す。

図７（ａ）に示すように、トルク指令値ｔｒｑ^*が一定であり、モータジェネレータ３が一定駆動されているものとする。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、モータジェネレータ３の駆動により、素子温度Ｔｅ、Ｔｅ＿ｃが上昇し、制限開始温度Ｔａを超えると、トルク制限フラグＦｌｇＲ、ＦｌｇＲＣがセットされ、素子温度Ｔｅ、Ｔｅ＿ｃに応じたトルク制限が実行される。トルク制限により、素子温度Ｔｅ、Ｔｅ＿ｃの上昇が抑えられ、時刻ｘ２にて、素子温度Ｔｅ、Ｔｅ＿ｃが上昇から低下に転じる。

破線で示すように、参考例では、素子温度Ｔｅ＿ｃの低下に伴ってトルク制限係数ｋが大きくなるので、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａｃがトルク指令値ｔｒｑ^*に近づく。また、時刻ｘ１２にて、素子温度Ｔｅ＿ｃが制限開始温度Ｔａより低くなると、トルク制限が解除され、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａｃは、トルク指令値ｔｒｑ^*と一致する。また、素子温度Ｔｅ＿ｃが上昇に転じ、時刻ｘ１３にて制限開始温度Ｔａを超えると、再度、トルク制限が行われる。時刻ｘ１３以降も同様であり、図７（ｅ）に示すように、素子温度Ｔｅ＿ｃが制限開始温度Ｔａより低くなる時刻ｘ１４から時刻ｘ１５までの期間、および、時刻ｘ１６から時刻ｘ１７までの比較的短い期間を除き、トルク制限フラグＦｌｇＲＣがセットされた状態が継続される。また、参考例にように制御すると、場合によっては、素子温度Ｔｅ＿ｃが制限開始温度Ｔａ以上で推移し、トルク制限が解除されないこともありえる。すなわち、参考例のように制御する場合、モータジェネレータ３のトルクが温度に依存して変化する期間が長く、温度に対するトルクの感度が高い、といえる。

本実施形態では、図７（ａ）、（ｂ）に実線で示すように、時刻ｘ２にて、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じると、図７（ｄ）に示すように、低下判定フラグＦｌｇＤがセットされる。また、素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂより低くなる時刻ｘ３までの期間、ピーク時制限係数ｋｐが保持されるので、当該期間において、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａは、素子温度Ｔｅに依存しない。すなわち、図７の例では、トルク指令値ｔｒｑ^*を一定としているので、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａが一定となり、モータジェネレータ３のトルク変動が抑制される。

時刻ｘ３にて、素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂより低くなると、トルク制限係数ｋを、ピーク時制限係数ｋｐから１まで徐変させる。図７（ａ）では、トルク制限係数ｋを直線的に増加させることで、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａが直線的に増加しているが、段階的に増加させるようにしてもよい。これにより、モータジェネレータ３のトルクの急変を抑制している。時刻ｘ４にて、トルク制限係数ｋが１となると、制限後トルク指令値ｔｒｑ^*＿ａはトルク指令値ｔｒｑ^*と一致する。また、時刻ｘ４にて、トルク制限フラグＦｌｇＲおよび低下判定フラグＦｌｇＤがリセットされる。
トルク制限解除後、素子温度Ｔｅが再上昇し、時刻ｘ５にて制限開始温度Ｔａとなると、再度、トルクが制限される。時刻ｘ５〜時刻ｘ８の処理は、時刻ｘ１から時刻ｘ４の処理と同様である。

本実施形態では、素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高くなると、素子温度Ｔｅに応じてモータジェネレータ３のトルクを制限する。ここで、参考例にように、温度低下時においても、上昇時と同様のトルク制限とすると、素子温度Ｔｅ＿ｃが低下しづらく、素子温度Ｔｅ＿ｃに応じて制限後トルク指令値ｔｒｑ＿ａｃが変動する期間が長く、モータジェネレータ３のトルクが変動しやすくなる。
そこで本実施形態では、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じると、制限終了温度Ｔｂとなるまでの間、素子温度Ｔｅによらず、ピーク時制限係数ｋｐを保持する。換言すると、素子温度Ｔｅの低下時において、素子温度Ｔｅに対するトルク感度を下げている、と捉えることもできる。これにより、素子温度Ｔｅの変化に伴うトルク変動が抑制される。

また、本実施形態において、制限終了温度Ｔｂは、制限開始温度Ｔａよりも低い。換言すると、本実施形態では、素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａよりも低下してからトルク制限を解除している。そのため、トルク制限解除後に、素子温度Ｔｅが再度上昇したとしても、参考例と比較し、素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａとなり、再度トルク制限が実行されるまでの期間を長くすることができる。

これにより、特に、高負荷運転中において、トルク制限が実施される頻度が低減されるので、ドライバビリティが向上する。また、電費が抑制される。さらにまた、トルク制限が実行されていることが運転者に報知される回数を低減可能である。
また、本実施形態では、ＭＧ制御部６０がトルク制限部６２を有しているので、例えば車両制御部５１にてトルク制限処理を行う場合と比較し、トルク制限に係る応答性を高めることができる。

以上説明したように、ＭＧ制御部６０は、車両９０の駆動源であるモータジェネレータ３の駆動を制御するものであって、温度演算部６１と、トルク制限部６２と、を備える。
温度演算部６１は、モータジェネレータ３の通電を切り替えるインバータ部３０を有する回路部２０およびモータジェネレータ３を含むＭＧ駆動システム１の温度であるシステム温度を演算する。本実施形態では、システム温度を素子温度Ｔｅとする。

トルク制限部６２は、システム温度である素子温度Ｔｅが制限開始温度Ｔａより高くなった場合、モータジェネレータ３のトルクを制限する。トルク制限部６２は、モータジェネレータ３のトルクを制限することで、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、素子温度Ｔｅがピーク温度Ｔｐであったときのトルク制限状態を継続する。本実施形態では、素子温度Ｔｅが上昇から低下に転じた場合、ピーク時制限係数ｋｐを用いてトルク制限を行うことで、素子温度Ｔｅがピーク時のトルク制限状態を継続する。
これにより、ＭＧ駆動システム１の過熱を抑制しつつ、トルク変動が抑制されるので、ドライバビリティが向上する。

トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅが制限終了温度Ｔｂ以下となった場合、制限継続期間が経過したとみなす。これにより、温度低下前のトルク制限の保持状態を適切に終了させることができる。
制限終了温度Ｔｂは、制限開始温度Ｔａより低い。制限開始温度Ｔａよりも低い温度である制限終了温度Ｔｂまで素子温度Ｔｅを下げてから、温度低下前のトルク制限の保持状態を解除することで、素子温度Ｔｅが再度上昇したとしても、制限開始温度Ｔａとなるまでは、モータジェネレータ３のトルクが制限されない。そのため、制限終了温度Ｔｂを制限開始温度Ｔａより低く設定しておくことで、トルク制限の実施頻度をより低減することができる。

トルク制限部６２は、素子温度Ｔｅが低下に転じてから制限継続期間が経過し、素子温度Ｔｅがピーク温度Ｔｐであったときのトルク制限状態を終了するとき、トルク制限に係る制限値であるトルク制限係数ｋを徐々に変更する。これにより、モータジェネレータ３のトルクの急変を抑制することができる。

制限終了温度Ｔｂは、ＭＧ負荷、インバータ冷却水の冷却水量、および、積算走行距離の少なくとも１つに応じて可変である。また、制限開始温度Ｔａは、ＭＧ負荷、インバータ冷却水の冷却水量、および、積算走行距離の少なくとも１つに応じて可変である。
制限終了温度Ｔｂおよび制限開始温度Ｔａを可変とすることで、適切にトルク制限を実行可能である。また、できるだけトルク制限をかけないように適合することができる。

（他の実施形態）
（ア）システム温度
上記実施形態では、インバータ部の６つのＳＷ素子の素子温度の平均値をシステム温度とする。他の実施形態では、素子温度の平均値に替えて、最高値や代表値をシステム温度としてもよい。上記実施形態では、ＳＷ素子の温度は、内蔵される感温ダイオードにより検出される。他の実施形態では、感温ダイオードは、必ずしも全てのＳＷ素子に設けられる必要はなく、一部の素子において、感温ダイオードを省略してもよい。また、インバータ温度センサは、各ＳＷ素子に内蔵される感温ダイオードに限らず、どのようなものを用いてもよい。

他の実施形態では、インバータ部の６つのＳＷ素子に係る素子温度に替えて、昇圧部を構成するＳＷ素子やコンデンサ等の温度や、回転電機の温度をシステム温度としてもよい。また、素子温度または回転電機の温度等のうち、それぞれに対して設定される上限温度により近い方をシステム温度としてトルク制限を行うようにしてもよい。
システム温度は、温度センサ等の検出値に基づく値に限らず、例えば電流値等に基づく推定値としてもよい。この場合、温度検出に係る構成（例えば感温ダイオード等）は省略してもよい。

（イ）トルク制限処理
上記実施形態では、トルク制限係数をトルク指令値に乗じた値を制限後トルク指令値とし、当該制限後トルク指令値に基づいて回転電機を制御することで、トルクを制限する。他の実施形態では、フィードバック制御により回転電機を制御する場合、フィードバックゲインを制限することで、回転電機のトルクを制限するようにしてもよい。なお、回転電機の制御方法は、電流フィードバック制御やトルクフィードバック制御に限らず、フィードフォワード制御等、どのようであってもよい。

上記実施形態では、制限終了温度は、回転電機の駆動状態であるＭＧ負荷、回転電機駆動システムの冷却性能であるインバータ冷却水の冷却水量、および、回転電機駆動システムの劣化状態である積算走行距離に応じて可変である。
上記実施形態では、制限終了温度は、回転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態ごとに仮値を演算し、演算された仮値のうち最小値を制限終了温度とする。他の実施形態では、制限終了温度は、仮値の最小値に替えて、最大値としてもよいし、平均値等の演算値としてもよい。また他の実施形態では、仮値を用いず、高次元マップ等を用い、転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態から直接的に制限終了温度を設定するようにしてもよい。

他の実施形態では、制限終了温度の変更に係るパラメータとして、回転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態の一部を省略してもよい。また、回転電機の駆動状態として、ＭＧ負荷に限らず、回転電機の駆動状態を示す他のパラメータを用いてもよい。また、回転電機の冷却性能として、冷却水量に限らず、冷却水の温度等、他のパラメータを用いてもよい。さらにまた、回転電機駆動システムの劣化状態として、積算走行距離に限らず、回転電機駆動システムの劣化状態を示す他のパラメータを用いてもよい。
また、他の実施形態では、制限終了温度を、固定値としてもよい。
制限開始温度についても、同様である。

上記実施形態では、回転電機の駆動状態、回転電機駆動システムの冷却性能、および、回転電機駆動システムの劣化状態に応じた仮値から、制限開始温度を設定する。他の実施形態では、各仮値を「制限開始温度」とみなし、仮値ごとにトルク制限係数の仮値を演算するとともに、トルク制限係数の仮値を乗算することで、制限後トルク指令値の演算に用いるトルク制限係数を求めるようにしてもよい。

上記実施形態では、制限終了温度は、制限開始温度よりも低い。他の実施形態では、制限終了温度は、制限開始温度以上であってもよい。
上記実施形態では、システム温度が制限終了温度より低くなったときに、制限継続期間が終了したとみなし、トルク制限を徐々に解除する。例えば、ピーク時制限係数が比較的１に近い場合等、制限継続期間が終了した後、直接的にトルク制限係数を１に戻し、トルクが制限されている状態を速やかに解除してもよい。また、システム温度によらず、制限継続期間を所定期間とし、システム温度が上昇から低下に転じた場合、所定期間、システム温度がピーク時のトルク制限状態を継続した後、トルク制限を解除するようにしてもよい。

（ウ）回転電機制御装置
上記実施形態では、ＭＧ制御部が回転電機制御装置を構成する。他の実施形態では、回転電機制御装置の一部または全部の処理をＭＧ制御部以外にて行ってもよい。この場合、温度演算部およびトルク制限部の処理を行う制御部が、「回転電機制御装置」に対応する。回転電機制御装置に対応する制御部は、複数であってもよい。

（エ）回路部
上記実施形態では、ＳＷ素子は、ＩＧＢＴであり、両面放熱可能に設けられる。他の実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ等のＩＧＢＴ以外の素子であってもよい。また、ＳＷ素子の放熱構造は、両面放熱に限らず、片面放熱等、どのようであってもよい。
上記実施形態では、回路部は、昇圧コンバータを有する。他の実施形態では、昇圧コンバータを省略してもよい。また、電源と回路部との間にリレーを設けなくてもよい。
（オ）回転電機
上記実施形態では、回転電機は、永久磁石式同期型の３相交流の回転電機である。他の実施形態では、永久磁石式同期型の３相交流以外の回転電機であってもよい。

（カ）車両
上記実施形態では、車両は、前輪駆動車である。他の実施形態では、車両は、後輪駆動車や四輪駆動車であってもよい。
上記実施形態では、車両の駆動源として１つの回転電機を備える１モータの電動車両である。他の実施形態では、車両の駆動源となる回転電機は、複数であってもよい。また、車両は、燃料電池車両や、車両の駆動源として回転電機に加えてエンジンを備える所謂ハイブリッド車両であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１・・・ＭＧ駆動システム（回転電機駆動システム）
３・・・モータジェネレータ（回転電機）
２０・・・回路部
３０・・・インバータ部
６０・・・ＭＧ制御部（回転電機制御装置）
６１・・・温度演算部
６２・・・トルク制限部

Claims (6)

1. 車両（９０）の駆動源である回転電機（３）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
   前記回転電機の通電を切り替えるインバータ部（３０）を有する回路部（２０）および前記回転電機を含む回転電機駆動システム（１）の温度であるシステム温度を演算する温度演算部（６１）と、
   前記システム温度が制限開始温度より高くなった場合、前記回転電機のトルクを制限するトルク制限部（６２）と、
   を備え、
   前記トルク制限部は、前記回転電機のトルクを制限することで、前記システム温度が上昇から低下に転じた場合、制限継続期間が経過するまでの間、前記システム温度がピーク温度であったときのトルク制限状態を継続する回転電機制御装置。
2. 前記トルク制限部は、前記システム温度が制限終了温度以下となった場合、前記制限継続期間が経過したとみなす請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記制限終了温度は、前記制限開始温度よりも低い請求項２に記載の回転電機制御装置。
4. 前記制限終了温度は、前記回転電機の駆動状態、前記回転電機駆動システムの冷却性能、および、前記回転電機駆動システムの劣化状態の少なくとも１つに応じて可変である請求項２または３に記載の回転電機制御装置。
5. 前記トルク制限部は、前記システム温度が低下に転じてから前記制限継続期間が経過し、前記システム温度が前記ピーク温度であったときのトルク制限状態を終了するとき、トルク制限に係る制限値を徐々に変更する請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
6. 前記制限開始温度は、前記回転電機の駆動状態、前記回転電機駆動システムの冷却性能、および、前記回転電機駆動システムの劣化状態の少なくとも１つに応じて可変である請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。

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