JP2024043188A - モータ制御装置及び車両用制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多相モータのロック通電時に特定の相に発熱が偏ることを防止するモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置３５１－３５４は、トルク指令値Ｔｒｑ^*を演算するトルク指令演算部４０と、電流指令値Ｉ^*を演算する電流指令値演算部５０と、インバータ（電力変換器）５５と、停止位置調整器６７と、を備える。停止位置調整器６７は、所定の適用除外要件を満たす場合を除き、多相モータ６０の回転が停止した状態で通電するロック通電時に、所定の位置調整範囲内で回転停止位置を調整する「停止位置調整処理」を実行する。停止位置調整処理において、停止位置調整器６７は、各相のうち相対的に放熱性が高い一相以上の高放熱相に電流を偏らせるように回転停止位置を調整する。トルク指令演算部４０又は電流指令演算部５０は、調整後の回転停止位置が反映されたトルク指令値Ｔｒｑ^*又は電流指令値Ｉ^*を演算する。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータ制御装置及び車両用制動装置に関する。

従来、多相モータの通電を制御するモータ制御装置が知られている。また、多相モータが出力したトルクを直動機構により直動力に変換し、対応する車輪に押圧して制動力を発生させる車両の電動ブレーキ装置が知られている。

例えば特許文献１に開示された電動ブレーキ装置では、モータ制御装置は、荷重センサで検出される押圧力の大きさに基づいてモータの駆動電流を制御する。モータトルクと押圧力との関係はヒステリシス特性を有している。このモータ制御装置は、押圧力をブレーキディスクに加えて保持するとき、押圧力が目標値よりも大きい所定値に上昇するまで正効率線に沿ってモータのトルクを増加させてから、押圧力が目標値に減少するまで逆効率線に沿ってモータのトルクを減少させる。

特許第６０８０６８２号公報

特許文献１の従来技術によると、正効率線により目標制動力よりも少し高い制動力を発生させてから制動力を保持しつつ電流を下げ、逆効率線で動作させて目標制動力まで下げるように制御することで、電流を低減することができる。しかし、電動ブレーキのアクチュエータが多相モータで構成されている場合、制動力を保持する過程でロック通電が必要となり、特定の相に電流が集中し、発熱が偏るという問題がある。この問題は、電動ブレーキ装置に限らず、ロック通電される可能性がある多相モータ全てに共通する。

本発明の目的は、多相モータのロック通電時に特定の相に発熱が偏ることを防止するモータ制御装置を提供することにある。また、本発明の目的は、各車輪用の電動ブレーキを構成する多相モータの通電を制御する、上記目的の複数のモータ制御装置を備えた車両用制動装置を提供することにある。

本発明のモータ制御装置は、トルク指令演算部（４０）と、電流指令値演算部（５０）と、電力変換器（５５）と、停止位置調整器（６７）と、を備える。トルク指令演算部は、多相モータ（６０）のトルク指令値を演算する。電流指令演算部は、トルク指令値に基づき多相モータに通電する電流指令値を演算する。電力変換器は、入力された電力を変換し、電流指令値に応じた交流電力を多相モータに供給する。

停止位置調整器は、所定の適用除外要件を満たす場合を除き、多相モータの回転が停止した状態で通電するロック通電時に、所定の位置調整範囲内で回転停止位置を調整する「停止位置調整処理」を実行する。

停止位置調整処理において、停止位置調整器は、各相のうち相対的に放熱性が高い一相以上の高放熱相に電流を偏らせるように回転停止位置を調整する。トルク指令演算部又は電流指令演算部は、調整後の回転停止位置が反映されたトルク指令値又は電流指令値を演算する。

これにより本発明のモータ制御装置は、多相モータのロック通電時に特定の相に発熱が偏ることを防止することができる。好ましくは、高放熱相が一相である場合、停止位置調整処理において、多相モータの回転停止位置は、高放熱相の電流絶対値が位置調整範囲内で最大となる位置に調整される。

本発明の車両用制動装置は、前後方向に二列以上の左右対の車輪（９１－９４）を含む四輪以上の車両（９００）に搭載される。この車両用制動装置は、多相モータ（６０）が出力したトルクを直動機構（８５）により直動力に変換し、対応する車輪に押圧して制動力を発生させる複数の電動ブレーキ（８１－８４）により車両を制動する。

車両用制動装置は、各電動ブレーキにおいて多相モータの通電を制御する上記のモータ制御装置を備え、複数のモータ制御装置による停止位置調整処理を調停する。これにより、ヨーやスピンの発生を防止したり、車両全体での要求制動力に対する実制動力の変化を最小限に抑えたりすることができる。

車両の電動ブレーキ用モータのモータ制御装置を示す構成図。 各車輪の電動ブレーキの模式的な構成図。 （ａ）電動ブレーキのパッドの模式図、（ｂ）パッド荷重とパッド位置との特性図。 モータのトルクと制動力とのヒステリシス特性を示す図。 第１実施形態のモータ制御装置の構成例を示すブロック図。 比較例での要求荷重に対する停止位置を示す図。 比較例でのロック通電位置の例を示す三相電流波形図。 本実施形態での要求荷重に対する停止位置を示す図。 本実施形態でのロック通電位置の例を示す三相電流波形図。 停止位置の調整前後でのロック通電時の大電流相と高放熱相との関係を比較する図。 ３スロット三相モータでの放熱性偏りの例１を示す図。 （ａ）、（ｂ）３スロット三相モータでの放熱性偏りの例２を示す図。 （ａ）、（ｂ）３スロット三相モータでの放熱性偏りの例３を示す図。 １２スロット三相モータでの放熱性偏りの例４を示す図。 １２スロット三相モータでの放熱性偏りの例５を示す図。 高放熱相が一相の場合の停止位置調整処理の実施例を説明する図。 高放熱相が二相の場合の停止位置調整処理の実施例を説明する図。 停止位置調整処理のフローチャート。 適用除外条件成否判定のフローチャート。 車両用制動装置による停止位置調整処理の調停のフローチャート。 第２実施形態のモータ制御装置の構成例を示すブロック図。

本発明のモータ制御装置及び車両用制動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の第１、第２実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態のモータ制御装置は、車両に搭載され、各車輪の電動ブレーキに用いられる三相モータの通電を制御する。車両用制動装置は、各電動ブレーキにおいて「多相モータ」としての三相モータの通電を制御するモータ制御装置を備え、複数のモータ制御装置による後述の処理を調停する。

［車両の構成］
図１～図３（ｂ）を参照し、本実施形態の車両用制動装置３０が搭載される車両９００及び電動ブレーキ８１－８４の構成を説明する。図１に示すように、車両９００は、前後方向において二列の左右対の車輪９１、９２、９３、９４を有する四輪車両である。前列左右輪９１、９２に「ＦＬ、ＦＲ」、後列左右輪９３、９４に「ＲＬ、ＲＲ」と記す。各車輪９１、９２、９３、９４に対応して複数（この例では四つ）の電動ブレーキ８１、８２、８３、８４が設けられている。

車両用制動装置３０は、各電動ブレーキ８１、８２、８３、８４において三相モータ６０の通電を制御する四つのモータ制御装置３５１、３５２、３５３、３５４を備える。以下、連続する四つの符号を、「車輪９１－９４」、「電動ブレーキ８１－８４」、「モータ制御装置３５1－３５４」のように省略して記す。後述の記号「負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４」、「モータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４」についても同様とする。また、車両用制動装置３０は、車速センサ９７から車速Ｖを取得する。

電動ブレーキ８１－８４のアクチュエータは、「多相モータ」としての三相モータ（図中「三相Ｍ」）６０で構成されている。具体的に三相モータ６０は、永久磁石式のブラシレスモータである。本実施形態では各電動ブレーキ８１－８４に対応する三相モータ６０の構成、作用は同様であるものとし、単一の符号「６０」を用いる。以下の明細書中、適宜、三相モータ６０を単に「モータ６０」と省略する。

モータ制御装置３５１－３５４は、外部から指令される要求制動力に基づき、各電動ブレーキ８１－８４が発生させる制動力を制御する。要求制動力は、運転者のブレーキ操作や運転支援装置からの制動信号等により指令される。破線両矢印で示すように、各モータ制御装置３５１－３５４は相互に情報を通信してもよい。

四つのモータ制御装置３５１－３５４は物理的に分離しているとは限らず、一つの基板に集約して構成されてもよい。具体的には、車両用制動装置３０を構成するＥＣＵがモータ制御装置３５１－３５４として機能する。ＥＣＵは、マイコンやプリドライバ等で構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。ＥＣＵは、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）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や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。

モータ制御装置３５１－３５４は、負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４又はモータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４を取得してもよい。負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４はインバータの消費電力から推定してもよい。モータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４は、例えば温度センサにより検出される。或いは、三相モータ６０への通電によるジュール熱から温度上昇を推定し、外気温に加算することでモータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４を算出してもよい。負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４及びモータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４は、適用除外の説明で後述される。適用除外要件の判定に使用しない場合、モータ制御装置４０は、負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４又はモータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４を取得しなくてもよい。

本実施形態では各電動ブレーキ８１－８４の制御構成は同様である。図２には、電動ブレーキ８１－８４のうちいずれか一つを例として、モータ制御装置３５１－３５４による電動ブレーキの制御構成を図示する。

各電動ブレーキ８１－８４は、モータ６０、直動機構８５、及びキャリパ８６を含む。モータ６０は、例えば永久磁石式三相ブラシレスモータで構成されており、制動力制御部４００から通電される駆動電流によりトルクを出力する。直動機構８５は、モータ６０の出力回転を減速しつつ直線運動に変換するアクチュエータである。モータ６０の回転角度θと直動機構８５のストロークＸとは比例する。こうして各電動ブレーキ８１－８４は、モータ６０が出力したトルクを直動機構８５により直動力に変換し、対応する車輪９１－９４に押圧して制動力を発生させる。

モータ６０の出力トルクは、直動機構８５を介してキャリパ８６のパッド８７を動作させる。パッド８７が移動して各車輪９１－９４のディスク８８に押し付けられることで、摩擦により制動力が発生する。また、パッド８７がディスク８８から離れることで、制動力が解除される。

図３（ａ）、（ｂ）を参照し、図２のＩＩＩａ部に示す電動ブレーキ８１－８１のパッド８７の特性について補足する。図３（ａ）に示すように、パッド８７はバネのような特性を持ち、直動機構８５による押し込み力Ｆｄと、ひずみ量に応じた反力Ｆｒとが互いに反対方向に作用する。図３（ｂ）に示すように、直動機構８５のストロークに基づくパッド位置Ｘと、パッド荷重Ｆとはほぼ比例する。モータ６０の回転角度の変化Δθによりパッド位置がΔＸ変化すれば、パッド荷重はΔＦ変化する。なお、図３（ｂ）及び図８では、記号「ΔＦ」は荷重の変化分を示す。図５で用いられる、荷重制御における荷重指令値と実荷重との荷重偏差を示す「ΔＦ」とは意味が異なる。

図２に戻り、モータ制御装置３５１－３５４は、トルク指令演算部４０、電流指令演算部５０及びインバータ５５を含む。トルク指令演算部４０は、外部から指令される要求制動力に基づきモータ６０のトルク指令値Ｔｒｑ^*を演算する。電流指令演算部５０は、トルク指令値に基づきモータ６０に通電する電流指令値Ｉ^*を演算する。

インバータ５５は、入力されたバッテリ１５の直流電力を交流電力に変換し、電流指令値Ｉ^*に応じた交流電力をモータ６０に供給する。なお、電流指令演算部５０からインバータ５５までの電流フィードバック等の構成や、本実施形態に特有の停止位置調整器については図５を参照して後述する。

また電動ブレーキ８１－８４は、角度センサ７２又はストロークセンサ７３のうち少なくとも一方を備えている。角度センサ７２は、モータ６０の実際の回転角度である実角度θを検出する。本実施形態では、実角度θはモータ電気角で定義される。ストロークセンサ７３は、直動機構８５の実際のストロークである実ストロークＸを検出する。ストロークセンサ７３は、直動機構８５の移動部分の位置変化を検出してもよく、パッド８７の位置変化を検出してもよい。

角度センサ７２及びストロークセンサ７３を包括して「位置センサ」という。位置センサ７２、７３は、例えばホール素子や磁気抵抗素子等で構成され、比較的高い精度で位置を検出可能である。また、実角度θ及び実ストロークＸを包括して「実位置」という。位置センサ７２、７３が検出した実位置θ、Ｘはトルク指令演算部４０に入力される。本実施形態では、主に角度センサ７２を備える構成を想定し、以下の説明では「位置センサ７２」の符号、及び「実位置θ」の記号のみを用いる。ストロークセンサ７３を備える構成は、その他の実施形態に記載する。

第１実施形態では、電動ブレーキ８１－８４は、荷重センサ７１をさらに備えている。荷重センサ７１は、車輪９１－９４に実際に押圧される制動荷重である実荷重Ｆを検出する。荷重センサ７１が検出した実荷重Ｆはトルク指令演算部４０に入力される。第２実施形態では、電動ブレーキ８１－８４は、そもそも荷重センサ７１を備えていないか、或いは、荷重センサ７１が検出した実荷重Ｆがトルク指令演算部４０の演算に使用されない。

次に図４を参照し、この構成の電動ブレーキにおけるモータトルクと制動力との関係について説明する。制動力はブレーキパッド荷重に相関する。以下、単に「トルク」とはモータ６０が出力するトルクを意味し、単に「荷重」とはパッド８７による押圧荷重を意味する。図４は、特許文献１（特許第６０８０６８２号公報）の図１０に対応する。

モータ６０のトルクと電動ブレーキ８１－８４に発生する制動力との関係はヒステリシス特性を有している。トルクが増加するとき、制動力は正効率線に沿って増加する。トルクが増加から減少に転じる転向値Ｔｃｏｎｖから保持臨界値Ｔｃｒまで減少するとき、制動力は一定に保持される。トルクが保持臨界値Ｔｃｒから減少するとき、制動力は逆効率線に沿って減少する。ここで、トルクはモータ６０の駆動電流に相関する。

特許文献１の従来技術では、荷重センサで検出される荷重の大きさが「目標値Ｆ^*よりも所定のオフセット値ｄＦ大きい値」に到達するまでモータのトルクを増加させる。その後、荷重センサで検出される荷重の大きさが目標値Ｆ^*に到達するまでモータのトルクを減少させるようにモータの駆動電流を制御する。モータのトルクを減少させる過程で荷重Ｆは保持される。これにより、制動力保持中の電流を低減することができる。

しかし、電動ブレーキのアクチュエータが多相モータで構成されている場合、制動力を保持する過程で、モータの回転が停止した状態で通電する「ロック通電」が必要となり、特定の相に電流が集中し、発熱が偏るという問題がある。その結果、インバータの素子やモータ巻線の故障を招いたり、耐熱性の高い部品を使用することが必要になったりする。そこで本実施形態のモータ制御装置３５１－３５４は、電動ブレーキ８１－８４の制動力保持動作において生じる三相モータ６０のロック通電時に特定の相に発熱が偏ることを防止することを目的とする。

続いて、実施形態毎に詳細な構成について説明する。第１実施形態及び第２実施形態のモータ制御装置は、停止位置調整処理の実行、非実行を切り替える部分の制御構成のみが異なり、作用効果は同じである。停止位置調整処理の実行、非実行の切替部分が含まれるトルク指令演算部の符号について、第１実施形態のトルク指令演算部には「４０１」、第２実施形態のトルク指令演算部には「４０２」の符号を付して区別する。

（第１実施形態）
図５～図２０を参照し、第１実施形態について説明する。第１実施形態では、停止位置調整処理を実行する場合、実位置θを位置指令値θ^*に追従させる位置制御が実行され、停止位置調整処理を実行しない場合、実荷重Ｆを荷重指令値Ｆ^*に追従させる荷重制御が実行される。制動力が正効率線に沿って増加する過程、及び、逆効率線に沿って減少する過程では荷重制御が実行される。制動力を保持しつつトルクを減少させる過程において、必要に応じて位置制御により停止位置調整処理が実行される。なお、停止位置調整処理の調整量をゼロとすることで、実質的に停止位置調整処理の実行を中止してもよい。

図５に第１実施形態のモータ制御装置のブロック図を示す。各モータ制御装置３５１－３５４を包括し、モータ制御装置の符号を「３５」と記す。トルク指令演算部４０１は、荷重指令演算部４１、荷重偏差算出器４２、荷重制御器４３、位置偏差算出器４５、位置制御器４６及び切替器４８を有する。

荷重指令演算部４１は、要求制動力に基づき荷重指令値Ｆ^*を演算する。荷重偏差算出器４２は、荷重センサ７１により検出された実荷重Ｆと荷重指令値Ｆ^*との荷重偏差ΔＦ（＝Ｆ^*－Ｆ）を算出する。荷重制御器４３は、荷重偏差ΔＦをゼロに近づけるように、すなわち実荷重Ｆを荷重指令値Ｆ^*に近づけるようにトルク指令値Ｔｒｑ^*（ｆ）を演算する。

位置偏差算出器４５は、位置センサ７２により検出された実位置θと停止位置調整器６７が出力した位置指令値θ^*との位置偏差Δθ（＝θ^*－θ）を算出する。位置制御器４６は、位置偏差Δθをゼロに近づけるように、すなわち実位置θを位置指令値θ^*に近づけるようにトルク指令値Ｔｒｑ^*（θ）を演算する。

切替器４８は、停止位置調整器６７からの切替信号に従い、トルク指令演算部４０１が出力するトルク指令値Ｔｒｑ^*としてＴｒｑ^*（ｆ）又はＴｒｑ^*（θ）を切り替える。図５に示す構成例では各制御器４３、４６の出力側に切替器４８が設けられているが、この構成に限らず、例えば荷重制御器４３又は位置制御器４６の一方の動作をマスクするように切替機能が実現されてもよい。

さらにモータ制御装置３５は、電流指令値演算部５０及びインバータ（図中「ＩＮＶ」）５５に加え、図２で省略された電流フィードバック制御部５３、ロック通電判定部６９及び停止位置調整器６７を含む。

電流指令値演算部５０は、電流指令値Ｉ^*として具体的にはベクトル制御によるｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*を演算し、電流フィードバック制御部５３に出力する。電流フィードバック制御部５３は、電流センサ５７が検出した三相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、及び、位置センサ７２が検出したモータ電気角、すなわち実位置θを取得し、三相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑに変換する。電流フィードバック制御部５３は、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑを電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*に追従させるように電圧指令値を演算し、さらにＰＷＭ制御等によりスイッチング信号を生成してインバータ５５に出力する。

ロック通電判定部６９は、実位置θの変動幅や時間微分等から、モータ６０の回転が停止した状態で通電する「ロック通電時」であるか否かを判定し、ロック通電時であると判定したとき、ロック通電信号を停止位置調整器６７に出力する。なお、回転の「停止」には、例えば数ｒｐｍ程度の超低回転状態を含む。

停止位置調整器６７は、対応する電動ブレーキ８１－８４から、負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４及びモータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４を取得し、後述する適用除外要件の成否を判定する。停止位置調整器６７は、適用除外要件を満たす場合を除き、ロック通電時に、所定の位置調整範囲内で回転停止位置を調整する「停止位置調整処理」を実行する。以下の明細書中、「停止位置」は回転停止位置を意味する。

本実施形態のモータ制御装置３５は、ロック通電時におけるモータ６０の回転停止位置に応じて負荷に作用する荷重が変化するシステムに適用される。次に図６～図１０を参照し、ロック通電時に停止位置調整処理を実行しない比較例と対比しつつ、停止位置調整処理の技術的意義を説明する。

図６、図７に、比較例での要求荷重に対する停止位置、及び、ロック通電位置の例を示す。比較例では、要求荷重が決まると停止位置は一意に決まり、特定の相に電流が集中する位置で停止する可能性がある。各相のうち相対的に放熱性が高い相を「高放熱相」と定義する。図７の例ではＵ相が高放熱相である場合に、Ｗ相電流Ｉｗの絶対値が最大となる位置（電気角１３５°の位置）でロック通電となった状況を想定する。

図８、図９に、本実施形態での要求荷重に対する停止位置、及び、ロック通電位置の例を示す。停止位置調整処理において、モータ６０の回転停止位置は、要求荷重の変動許容範囲に対応する範囲に調整される。図８では、位置調整による荷重変化をΔＦと表す。位置調整方向は、例えば荷重が増加する側が正方向、荷重が減少する側が負方向と定義される。図８には、位置θの調整と荷重Ｆの調整とが互いに相関関係にあることが表されている。図９の例では、調整前の電気角１３５°の位置から、高放熱相であるＵ相の電流絶対値が最大となる電気角７５°の位置に、電気角６０°分、停止位置が調整される。

このとき、調整前の位置から電気角３０°分を調整した電気角１０５°の位置でＵ相電流ＩｕとＷ相電流Ｉｗとの絶対値が等しくなる。したがって、太線で示す電気角１０５°から電気角７５°までの区間では高放熱相であるＵ相の電流絶対値が三相の中で最大となる。つまり、高放熱相に電流を偏らせるように回転停止位置が調整される。特に回転停止位置が電気角７５°の位置に調整される場合、高放熱相の電流絶対値が最大となる。

図１０に単純な構成例として、１２０°毎に３スロットのステータを有する三相モータにおける各相の熱偏りを示す。図中の「冷」は相対的に放熱性が高い高放熱相を意味し、「熱」は相対的に放熱性が低い低放熱相を意味する。高放熱相に対応する周方向範囲を実線両矢印で示し、低放熱相に対応する周方向範囲を破線両矢印で示す。Ｕ相が高放熱相であり、Ｖ相及びＷ相が低放熱相であるとすると、ロック通電時の調整前、低放熱相であるＷ相に大電流が通電されている。比較例では調整前の状態が継続し、低放熱相のインバータ５５の素子やモータ６０の巻線で発熱が偏る。それに対し本実施形態の停止位置調整処理では、高放熱相であるＵ相に電流が偏るように停止位置が調整される。

次に図１１～図１５を参照し、電動ブレーキ８１－８４に組み付けられるモータ６０においてレイアウトや周辺部品の配置等によって生じる放熱性偏りの例について説明する。便宜上、全ての例でＵ相を高放熱相とする。図１１～図１３（ｂ）には図１０と同様の３スロット三相モータの例を示す。図１４、図１５には四組の三相巻線が周方向に配置された１２スロットモータの例を示す。

図１１に示す例では、天地方向で相対的に下側に配置され、対流による冷却効果が大きいＵ相が高放熱相となる。

図１２（ａ）に示す例では、放熱フィン、ヒートシンク、冷却水路等が設置されている側のＵ相が高放熱相となる。ヒートシンクは、専用に設けられた部品に限らず、受容可能な熱容量が大きい部品や筐体が肉厚になっている部分などを含む。このような冷却構造はモータ６０のケース全周に設置されていることが理想である。しかし、構造上設けられない部分があったり、高コストになったりするため、部分的に設置されるなどして放熱性が偏ることがある。

図１２（ｂ）に示す例では、制動時に摩擦熱源となるブレーキパッド８７の近傍や、インバータ５５の発熱素子の近傍は、熱が伝達されやすく低放熱相となる。これらの熱源から離れた側のＵ相が高放熱相となる。

図１３（ａ）、（ｂ）に示す例では、モータ外周の材質が均一でなく、樹脂と金属とが混在している。図１３（ａ）に示すように、金属から外気に放熱される場合、金属側に配置され熱伝達性の良いＵ相が高放熱相となる。図１３（ｂ）に示すように、金属部の向こう側に存在する熱源から金属部が受熱する場合、逆に、樹脂側に配置されたＵ相が高放熱相となる。

図１４、図１５に示すように、１２スロットのモータでは、各スロットに対応するのべ１２相が高放熱エリアに含まれる相と低放熱エリアに含まれる相とに区分され、低放熱エリアに最も多く含まれる相が高放熱相に選定される。図１４に示す例では、低放熱エリアの４相にＵ相が２相、Ｖ相及びＷ相が各１相含まれ、Ｕ相が高放熱相に選定される。図１５に示す例では、最も放熱性が良い１スロットに対応するエリアが高放熱エリアとなり、高放熱エリアの１相（この場合Ｕ相）が高放熱相に選定される。

以上のように、モータ６０における各相のレイアウトに基づき、高放熱相は既定情報として記憶されてもよい。或いは、実際に各相付近の熱分布を検出して高放熱相が随時特定されてもよい。

次に図１６、図１７を参照し、停止位置調整処理の実施例について説明する。図１６には高放熱相がＵ相一相である場合、図１７には高放熱相がＵ相及びＷ相の二相である場合の例を示す。

図１６に示すように、高放熱相が一相である場合、高放熱相の電流絶対値が最大となる位置がターゲット位置θｔｇｔとなる。調整前のＵ相電流Ｉｕが０である電気角１６５°の位置から、Ｕ相電流Ｉｕの絶対値が最大となる電気角７５°又は２５５°のターゲット位置θｔｇｔまで調整する場合、調整量は電気角±９０°である。したがって、任意の停止位置からの位置調整範囲は電気角±９０°以内に設定される。

図１７に示すように、高放熱相が二相である場合、二相の高放熱相であるＵ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｗの符号が反対で絶対値が等しく、且つ、低放熱相であるＶ相の電流Ｉｖが０となる位置がターゲット位置θｔｇｔとなる。調整前のＵ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｗが同符号で絶対値が等しく、且つ、Ｖ相電流Ｉｖの絶対値が最大となる電気角１９５°の位置から電気角１０５°又は２８５°のターゲット位置θｔｇｔまで調整する場合、調整量は電気角±９０°である。したがって、任意の停止位置からの位置調整範囲は電気角±９０°以内に設定される。

ここで、停止位置の調整に伴う荷重変化ΔＦを最小とするため、調整量は最小に設定されることが好ましい。そのため、調整前の停止位置から最も近いターゲット位置θｔｇｔに向かう方向に調整されることが好ましい。

例えば停止位置調整器６７は、調整前の実位置θとターゲット位置θｔｇｔとの関係をマップとして記憶してもよいし、三相モータの場合、実位置θを６０°で除した余りが特定の値となるように位置を調整してもよい。また、停止位置調整器６７は、位置を直接調整するのでなく、ターゲット位置θｔｇｔに対応する荷重のマップを記憶し、実荷重Ｆが適正範囲に入るように調整してもよい。

このように、停止位置調整処理において、モータ６０の回転停止位置は、例えば高放熱相が一相の場合、高放熱相の電流絶対値が最大となるターゲット位置θｔｇｔに調整されることが好ましい。ただし、要求荷重の変動許容範囲に基づいて制限される位置調整範囲が電気角±９０°より小さくなる場合がある。その場合、モータ６０の回転停止位置は、高放熱相の電流絶対値が位置調整範囲内で最大となる位置、すなわち位置調整範囲内でターゲット位置θｔｇｔに最も近い位置に調整される。

さらに、例えば電流指令演算部５０は、ｄｑ軸座標におけるｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*の電流位相について、同じ電流位相での通電を所定時間以上継続しないように、時間に応じて電流指令値Ｉｄ^*、Ｉｑ^*の位相を変更する位相調整処理を行ってもよい。この位相調整処理と本実施形態の停止位置調整処理とを併用してもよい。位置調整範囲の制限によりターゲット位置θｔｇｔまでの位置調整ができない場合に特に効果的である。

図１８のフローチャートを参照し、停止位置調整器６７による停止位置調整処理について説明する。以下のフローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。Ｓ１０で停止位置調整器６７は、ロック通電信号の入力有無により、ロック通電時であるか否か判断する。Ｓ１０でＹＥＳの場合、Ｓ２０で停止位置調整器６７は、適用除外要件を満たすか判断する。適用除外要件の具体例については図１９を参照する。

Ｓ２０でＮＯの場合、Ｓ３０で停止位置調整器６７は、位相調整範囲内で停止位置調整処理を実行する。Ｓ１０でＮＯ、又は、Ｓ２０でＹＥＳの場合、Ｓ２５で停止位置調整器６７は、停止位置調整処理の実行を中止する。例えば切替器４８により位置制御から荷重制御に切り替えてもよいし、停止位置調整器６７が調整量をゼロとして位置制御を実行してもよい。

（適用除外）
本実施形態において、停止位置調整器６７は停止位置調整処理を常に実行するとは限らず、ロック通電しても特定の相の発熱が問題にならないような状況では停止位置調整処理を実行する必要はよい。そこで、所定の適用除外要件を満たす場合、停止位置調整器６７は停止位置調整処理を実行しない。

図１９のフローチャートに、適用除外要件の成否判定の例を示す。この例では３項目の要件についてＳ２１～Ｓ２３で順に成否を判断する。Ｓ２１～Ｓ２３のうち少なくともいずれか一つでＹＥＳと判断されたとき、Ｓ２４で適用除外要件を満たすと判定される。

モータ制御装置３５１－３５４は、各モータ６０の負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４又はモータ温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４を取得する。Ｓ２１では、モータ６０の負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４が所定のトルク閾値未満であるか判断される。低負荷の領域ではロック通電時に流れる電流が小さいため、発熱は問題とならない。

Ｓ２２では、モータ６０の負荷トルクＴＬ１－ＴＬ４の変動が所定のトルク変動閾値より大きいか判断される。Ｓ２２でＹＥＳの場合、モータ６０が回転するため、そもそもロック通電状態にならない。Ｓ２３では、モータ６０の温度Ｔｅｍｐ１－Ｔｅｍｐ４が所定の温度閾値未満であるか判断される。たとえロック通電が行われても、許容上限温度に対して十分に余裕がある状況では、停止位置調整処理を行う必要はない。

このように、そもそもロック通電にならない場合や、ロック通電しても特定の相の発熱が問題とならない場合、停止位置調整器６７は停止位置調整処理を実行しない。これにより、位置調整による荷重変化ΔＦが不必要に生じることを回避することができる。

（停止位置調整処理の調停）
各電動ブレーキ８１－８４についてモータ制御装置３５１－３５４が個別に停止位置調整処理を行ったとき、車両全体での制動力バランスの観点から、各モータ制御装置３５１－３５４での位置調整方向の組み合わせが不適切となる場合が生じる可能性がある。そこで車両用制動装置３０は、各モータ制御装置３５１－３５４の停止位置調整処理を調停する。各モータ制御装置３５１－３５４は、図１に示すように相互に情報を通信してもよいし、各モータ制御装置３５１－３５を統括する調停部が別に設けられてもよい。

図２０のフローチャートを参照し、停止位置調整処理の調停について説明する。Ｓ２７では、車両全体での適用除外要件として、車速Ｖが車速閾値以上であるか判断される。Ｓ２７でＹＥＳの場合、Ｓ２８で各モータ制御装置３５１－３５４は、停止位置調整処理の実行を中止する。

Ｓ２７でＮＯの場合、Ｓ３０では、各モータ制御装置３５１－３５４で停止位置調整処理を実行すると判定されたか判断される。Ｓ３０でＹＥＳの場合、Ｓ３１で各モータ制御装置３５１－３５４は位置調整方向を仮決定する。この段階では停止位置調整処理はまだ実行されない。

車両用制動装置３０は、各モータ制御装置３５１－３５４による停止位置調整処理を次のポイントで調停する。第１の調停ポイントでは、車両用制動装置３０は、各左右対の車輪について、複数のモータ制御装置３５１－３５４の停止位置調整処理によって生じる制動力の増加又は減少の方向が一致するように停止位置調整処理を調停する。これにより、車両９００にヨーが発生したり、スピンしたりすることを抑制しつつ、ロック通電時における発熱の偏りを抑制できる。

第２の調停ポイントでは、車両用制動装置３０は、複数の車輪について、複数のモータ制御装置３５１－３５４の停止位置調整処理によって生じる制動力の増加又は減少の方向が打ち消し合うように停止位置調整処理を調停する。これにより、車両全体での要求制動力に対する実制動力の変化を最小限に抑えることができる。

第１の調停ポイントとの両立を図る場合、調停対象である「複数の車輪」から左右対の車輪が除外される。つまり、前後方向に配置された複数の車輪について、制動力の増減方向が打ち消し合うように調停される。一方、ヨーやスピンが発生してもよく、第１の調停ポイントとの両立が求められない場合、制動力の増減方向が打ち消し合うように調停される「複数の車輪」の対象に左右対の車輪が含まれてもよい。

具体的にＳ４０で車両用制動装置３０は、仮決定された位置調整方向を評価する。第１の調停ポイントにつき、左前輪９１及び右前輪９２に対応するモータ制御装置３５１、３５２の位置調整方向が一致しているか、左後輪９３及び右後輪９４に対応するモータ制御装置３５３、３５４の位置調整方向が一致しているか評価される。第２の調停ポイントにつき、例えば左前輪９１及び左後輪９３に対応するモータ制御装置３５１、３５３の位置調整方向が打ち消し合うか、右前輪９２及び右後輪９４に対応するモータ制御装置３５２、３５４の位置調整方向が打ち消し合うか評価される。

Ｓ４１では、これらの調停条件を充足するか判断される。Ｓ４１でＮＯの場合、Ｓ４２で、一部のモータ制御装置の位置調整方向が変更される。ここで、どのモータ制御装置で仮決定された位置調整方向を優先するか等の詳細は、適宜決定されてよい。４１でＹＥＳの場合、又は、Ｓ４２で位置調整方向が変更された後、Ｓ４３で、各モータ制御装置３５１－３５４は、停止位置調整処理を実行する。

このように車両用制動装置３０は、各電動ブレーキにおいてモータ６０の通電を制御する複数のモータ制御装置３５１－３５４を備え、複数のモータ制御装置３５１－３５４による停止位置調整処理を調停する。これにより、ヨーやスピンの発生を防止したり、車両全体での要求制動力に対する実制動力の変化を最小限に抑えたりすることができる。

（第２実施形態）
図２１に第２実施形態のモータ制御装置のブロック図を示す。図５に示す第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態のトルク指令演算部４０２は、制動力の増加、保持、減少の全過程で、位置センサ７２により検出された実位置θに基づく位置制御を実行する。トルク指令演算部４０２は、位置指令演算部４４、位置偏差算出器４５、位置制御器４６及び切替器６８を有する。位置指令演算部４４は、要求制動力に基づき基本の位置指令値θ^*０を演算する。

第１実施形態と同様に、モータ制御装置３５はロック通電判定部６９及び停止位置調整器６７を含む。停止位置調整器６７は「停止位置調整処理」を実行すると判定したとき、調整後の位置指令値θ^*ａを演算するとともに切替信号を切替器６８に出力する。切替器６８には、位置指令演算部４４が演算した基本の位置指令値θ^*０、及び、停止位置調整器６７が演算した調整後の位置指令値θ^*ａが入力される。

切替器６８は、停止位置調整処理を実行しない時、基本の位置指令値θ^*０を選択し、停止位置調整処理を実行する時、調整後の位置指令値θ^*ａを選択するように切り替えられる。切替器６８が選択した位置指令値θ^*が位置偏差算出器４５に入力される。位置偏差算出器４５及び位置制御器４６は、図５の構成と同じであるため説明を省略する。

第２実施形態のモータ制御装置においても停止位置調整処理の具体的な構成や作用効果は第１実施形態と同様であり、モータ６０のロック通電時に特定の相に発熱が偏ることを防止することができる。

（その他の実施形態）
（ａ）本発明の車両用制動装置が搭載される車両は、車両前後方向において二列の左右対の車輪を有する四輪車両に限らず、車両前後方向において三列以上の車輪を有する六輪以上の車両であってもよい。例えば六輪車両でヨーやスピンを抑えるニーズがある場合、車両用制動装置３０による停止位置調整処理の調停において、前輪及び後輪に加え、真ん中の列の左右対の車輪についても制動力の増減方向を一致させることが好ましい。

（ｂ）第１実施形態、第２実施形態のモータ制御装置３５では、停止位置調整処理において、トルク指令演算部４０１、４０２が、調整後の回転停止位置が反映されたトルク指令値Ｔｒｑ^*を演算する。他の実施形態では、停止位置調整処理において、電流指令演算部５０が、調整後の回転停止位置が反映された電流指令値Ｉ^*を演算してもよい。

（ｃ）上記実施形態では、位置センサとして、主にモータ６０の角度センサ７２が用いられることを想定しているが、位置センサとして直動機構８５のストロークセンサ７３が用いられてもよい。その場合、位置制御器４６は、位置偏差ΔＸをゼロに近づけるように、すなわち実位置Ｘを位置指令値Ｘ^*に近づけるようにトルク指令値を演算する。停止位置調整処理の位置調整範囲は、ストロークから換算された回転角度により上記実施形態と同様に設定される。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

「前記停止位置調整処理の前記位置調整範囲は、電気角±９０°以内に設定される請求項１に記載のモータ制御装置。」及び「前記多相モータは三相モータであり、三相中の二相が前記高放熱相であり、前記高放熱相以外の一相が、相対的に放熱性が低い低放熱相である場合、前記停止位置調整処理において、前記多相モータの回転停止位置は、二相の前記高放熱相の電流の符号が反対で絶対値が等しく、且つ、前記低放熱相の電流が０となる位置に調整される請求項１に記載のモータ制御装置。」の発明は、記載要件が許容される場合、請求項１または２を引用してもよい。

「前記ロック通電時における前記多相モータの回転停止位置に応じて負荷に作用する荷重が変化するシステムに適用され、前記停止位置調整処理において、前記多相モータの回転停止位置は、前記負荷に作用する荷重の目標値である要求荷重の変動許容範囲に対応する範囲に調整される請求項１に記載のモータ制御装置。」の発明は、記載要件が許容される場合、請求項１から直前請求項までのいずれか一項を引用してもよい。

「前記適用除外要件として、・・・のうち少なくともいずれか一つの要件が満たされたとき、前記停止位置調整器は、前記停止位置調整処理の実行を中止する請求項１に記載のモータ制御装置。」の発明は、記載要件が許容される場合、請求項１から直前請求項までのいずれか一項を引用してもよい。

「前記適用除外要件として、車速が車速閾値以上であるとき、複数の前記モータ制御装置の前記停止位置調整器は、前記停止位置調整処理の実行を中止する請求項７に記載の車両用制動装置。」の発明は、記載要件が許容される場合、請求項７から直前請求項までのいずれか一項を引用してもよい。

本開示に記載のモータ制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載のモータ制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載のモータ制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

３０・・・車両用制動装置、
３５（３５１－３５４）・・・モータ制御装置、
４０・・・トルク指令演算部、
５０・・・電流指令演算部、
５５・・・インバータ（電力変換器）、
６０・・・多相モータ、
６７・・・停止位置調整器、
８１－８４・・・電動ブレーキ、 ８５・・・直動機構、
９００・・・車両、 ９１－９４・・・車輪。

Claims (10)

1. 多相モータ（６０）のトルク指令値を演算するトルク指令演算部（４０）と、
   前記トルク指令値に基づき前記多相モータに通電する電流指令値を演算する電流指令演算部（５０）と、
   入力された電力を変換し、前記電流指令値に応じた交流電力を前記多相モータに供給する電力変換器（５５）と、
   所定の適用除外要件を満たす場合を除き、前記多相モータの回転が停止した状態で通電するロック通電時に、所定の位置調整範囲内で回転停止位置を調整する停止位置調整処理を実行する停止位置調整器（６７）と、
   を備え、
   前記停止位置調整処理において、前記停止位置調整器は、各相のうち相対的に放熱性が高い一相以上の高放熱相に電流を偏らせるように回転停止位置を調整し、
   前記トルク指令演算部又は前記電流指令演算部は、調整後の回転停止位置が反映された前記トルク指令値又は前記電流指令値を演算するモータ制御装置。
2. 前記高放熱相が一相である場合、
   前記停止位置調整処理において、
   前記多相モータの回転停止位置は、前記高放熱相の電流絶対値が前記位置調整範囲内で最大となる位置に調整される請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記停止位置調整処理の前記位置調整範囲は、電気角±９０°以内に設定される請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記多相モータは三相モータであり、三相中の二相が前記高放熱相であり、前記高放熱相以外の一相が、相対的に放熱性が低い低放熱相である場合、
   前記停止位置調整処理において、
   前記多相モータの回転停止位置は、二相の前記高放熱相の電流の符号が反対で絶対値が等しく、且つ、前記低放熱相の電流が０となる位置に調整される請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記ロック通電時における前記多相モータの回転停止位置に応じて負荷に作用する荷重が変化するシステムに適用され、
   前記停止位置調整処理において、
   前記多相モータの回転停止位置は、前記負荷に作用する荷重の目標値である要求荷重の変動許容範囲に対応する範囲に調整される請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 前記適用除外要件として、
   前記多相モータの負荷トルクが所定のトルク閾値未満である、
   前記多相モータの負荷トルクの変動が所定のトルク変動閾値より大きい、
   前記多相モータの温度が所定の温度閾値未満である、
   のうち少なくともいずれか一つの要件が満たされたとき、
   前記停止位置調整器は、前記停止位置調整処理の実行を中止する請求項１に記載のモータ制御装置。
7. 前後方向に二列以上の左右対の車輪（９１－９４）を含む四輪以上の車両（９００）に搭載され、多相モータ（６０）が出力したトルクを直動機構（８５）により直動力に変換し、対応する車輪に押圧して制動力を発生させる複数の電動ブレーキ（８１－８４）により車両を制動する車両用制動装置であって、
   各前記電動ブレーキにおいて前記多相モータの通電を制御する請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ制御装置（３５１－３５４）を備え、
   複数の前記モータ制御装置による前記停止位置調整処理を調停する車両用制動装置。
8. 各左右対の車輪について、複数の前記モータ制御装置の前記停止位置調整処理によって生じる制動力の増加又は減少の方向が一致するように前記停止位置調整処理を調停する請求項７に記載の車両用制動装置。
9. 複数の車輪について、複数の前記モータ制御装置の前記停止位置調整処理によって生じる制動力の増加又は減少の方向が打ち消し合うように前記停止位置調整処理を調停する請求項７に記載の車両用制動装置。
10. 前記適用除外要件として、車速が車速閾値以上であるとき、複数の前記モータ制御装置の前記停止位置調整器は、前記停止位置調整処理の実行を中止する請求項７に記載の車両用制動装置。

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