JP4048785B2

JP4048785B2 - Control device for electric motor

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Publication number: JP4048785B2
Application number: JP2002015725A
Authority: JP
Inventors: 充由島崎; 豊稲葉
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2022-01-24
Also published as: JP2002315383A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵを備えたコントローラにより電動機の駆動電流を制御する電動機用制御装置に関し、特に電動スクータや、電気自動車等の電動車両の駆動源として用いる電動車両用ブラシレス直流電動機を制御するのに好適な電動機用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電動機は、界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）の電機子コイルを有するステータとを備えていて、電機子コイルに流す駆動電流をコントローラにより制御することにより、回転速度を制御するようにしている。近年コントローラしては、ＣＰＵを用いたものが多く用いられている。
【０００３】
また電動車両を駆動する電動機としては、ブラシレス直流電動機が多く用いられている。周知のように、ブラシレス直流電動機は、磁石界磁を有するロータと、２相以上の多相の電機子コイルを有するステータとを備えていて、ロータのステータに対する回転角度位置に応じて電機子コイルの励磁相を切り換えていくことによりロータを回転させる。
【０００４】
この種の電動機の駆動電流を制御する制御装置は、ロータのステータに対する回転角度位置を検出する位置検出器と、直流電源から電機子コイルに駆動電流を流す相を切り換えるために直流電源と電機子コイルとの間に設けられたスイッチ回路と、電動機の回転速度を調節する際に操作される速度調節部材と、速度調節部材の変位量をスロットル開度として検出して該スロットル開度に相応した大きさのスロットル信号を出力するスロットルセンサと、ロータを回転させるべく位置検出器の出力に応じて駆動電流を流す相を切り換えるようにスイッチ回路を制御するコントローラとにより構成される。
【０００５】
コントローラは、ＣＰＵを備えていて、該ＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより、スロットル信号の値に対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、駆動電流をデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするようにスイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段と、駆動電流を流す相の切換角度をスロットル信号に対して演算された制御進み角だけ位置検出器の出力により決まる基準の切換角度に対してシフトさせるように制御する制御進み角制御手段とを構成する。
【０００６】
ここで駆動電流のデューティ比は、駆動電流のオンオフの周期に対するオン時間の割合を示すもので、駆動電流が流れる時間をｔon、駆動電流が零になる時間をｔoff 、オンオフの周期をＴ（＝ｔon＋ｔoff ）とした場合、デューティ比ＤＦは、ＤＦ＝（ｔon／Ｔ）×１００［％］で定義される。
【０００７】
電動車両においては、アクセルグリップやアクセルペダル等の速度調節部材を変位させることにより電動機の回転速度を調節するが、車両の運転感覚を良好にし、スムースな運転を行わせるためには、速度調節部材の変位量（スロットル開度）αに対してのみ駆動電流のデューティ比ＤＦを制御するのではなく、速度調節部材に対するデューティ比ＤＦの変化率を電動機の回転速度Ｎ［ｒｐｍ］に応じて変化させるように、デューティ比ＤＦをスロットル開度αと回転速度Ｎとの双方に対して制御している。
【０００８】
上記のようにデューティ比ＤＦをスロットル開度αと回転速度Ｎとに対して制御する場合には、スロットル開度αと回転速度Ｎと駆動電流のデューティ比ＤＦとの間の関係を与える３次元マップをＲＯＭに記憶させておいて、このマップを用いて、ＣＰＵにより回転速度Ｎ及びスロットル開度αに対してデューティ比ＤＦを演算し、演算されたデューティ比ＤＦで駆動電流を断続させるように、スイッチ回路のスイッチ素子をオンオフ制御する手法がとられる。
【０００９】
またブラシレス直流電動機においては、駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える切換角度（電気角）を、電動機の機械的な構成により決まる理論的な切換角度に対して所定の角度だけシフトさせている。駆動電流を流す相の切換角度と理論的な切換角度との位相差を制御進み角γと呼んでおり、この制御進み角γは一般には進み側に設定される。
【００１０】
ブラシレス直流電動機においては、上記制御進み角γにより発生トルク及び最高回転速度が変化し、トルクを大きくするように制御進み角γを設定すると最高回転速度が低くなり、制御進み角γを進角させていくと最高回転速度が高くなるが発生トルクは小さくなっていく。
【００１１】
通常、電動車両の駆動源としてブラシレス直流電動機を用いる場合には、低速時に十分に大きなトルクを得ることができる制御進み角γを正規の制御進み角γo として設定しておいて、回転速度が設定値を超える領域で回転速度の上昇に応じて制御進み角γを正規の制御進み角γo に対して進角させ、回転速度が設定された進角終了回転速度を超える領域では制御進み角の進角量を最大値に保持するようにしている。
【００１２】
上記のような、制御進み角制御を行う場合には、速度調節部材の変位量（スロットル開度）αと回転速度Ｎと制御進み角γとの間の関係を与える３次元マップをＲＯＭに記憶させておいて、このマップを用いてスロットル開度の検出値と回転速度の検出値とに対して制御進み角γを演算し、電動機の制御進み角を演算された制御進み角に等しくするように制御する。
【００１３】
上記のように、回転速度が設定値を超える領域で制御進み角γを正規の制御進み角γo よりも進角させる制御を行う場合、上り坂等で速度調節部材の増速側への変位量を最大にした状態（フルスロットルの状態）で運転しているときに、制御進み角γの進角量が最大値に保たれた状態になり、電動機の駆動電流は定格値を超えた状態になる。このような状態が長時間続くと、電機子コイルの温度が上昇して許容値を超え、これらが破損するおそれがある。
【００１４】
そのため、電機子コイルの温度を検出する温度センサを設けて、該温度センサにより異常な温度上昇が検出されたときに、駆動電流のデューティ比の上限値を減少させて駆動電流を制限することにより、電動機の出力を制限して温度上昇を抑制する温度上昇抑制制御を行なわせている。
【００１５】
ところが、温度上昇時に駆動電流を制限しても、制御進み角が進角したままであると、無効電流が多く流れるため回転速度が大幅に低下し、走行速度が制限されるという問題が生じる。実用上、温度上昇抑制制御を行なう際の回転速度の落ち込みはできるだけ小さくすることが望ましい。
【００１６】
そこで、特開平８−２６５９１９号に示されているように、電機子コイルの温度を検出して、温度の異常上昇が検出されたときに制御進み角を遅角させる制御と駆動電流のデューティ比を減少させる制御とを併せて行うことが提案されている。
【００１７】
異常な温度上昇が生じたときに制御進み角を遅角させると、駆動電流が減少するため、電機子コイルの温度上昇を抑制することができる。また制御進み角を遅角させることにより駆動電流を減少させる方法をとると、制御進み角を遅角させることなく、駆動電流のデューティ比のみを減少させる方法をとった場合に比べて、回転速度の落ち込みを少なくすることができるため、温度上昇抑制制御時に運転のフィーリングが悪くなるのを防ぐことができる。
【００１８】
また制御進み角の遅角量が余り大きくなると、無効電流が過大になって好ましくないが、制御進み角を遅角させる制御と、駆動電流のデューティ比を減少させる制御とを併せて行うようにすると、制御進み角の遅角量をそれほど大きくする必要がないため、無効電流が過大になるのを防ぐことができる。
【００１９】
上記の説明では、駆動電流のデューティ比と制御進み角とを制御するとしたが、制御進み角の制御を行わない場合も、フルスロットル状態で負荷が過大になると、電機子コイルの温度が異常上昇することがあるため、電機子コイルの温度を検出してその温度上昇を抑制するように電動機の出力を制限する制御を行うことが必要になる。
【００２０】
また電動車両用のブラシレス直流電動機に限らず、一般に負荷を駆動するブラシレス直流電動機や、ステッピングモータや、パルスモータ等においても、過負荷時に電機子コイルの温度の異常上昇が予想される場合には、電機子コイルの温度を検出して、検出された温度が設定値を超えたときに電動機の出力を抑制する温度上昇抑制制御を行うことが必要になる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
電機子コイルの温度上昇を抑制する制御を行うようにした従来の電動機用制御装置では、多相の電機子コイルのうちのいずれか１相の電機子コイルに温度センサとしての感温抵抗素子を熱的に結合して、該感温抵抗素子の抵抗値から電機子コイルの温度を検出するようにしていた。
【００２２】
しかしながら、このように、多相の電機子コイルを有する電動機において、いずれか１相の電機子コイルの温度のみを検出した場合には、温度が検出されていない他の相の電機子コイルで温度の異常上昇があった場合に、その温度の異常上昇を検出することができないことがあるため、電機子コイルの保護を適確に図ることができない。
【００２３】
例えば、ブラシレス直流電動機において、電動機が過負荷によりロックした場合には、駆動電流の転流が行われなくなるため、特定の相の電機子コイルに他の相の電機子コイルよりも大きな電流が流れる状態が継続してその温度が上昇し、コイルが焼損する。１つの相の電機子コイルのみに感温抵抗素子を結合した場合には、電動機のロック時にロータの停止位置によっては、電機子コイルの温度の異常上昇を検出することができないことがあるため、電機子コイルの保護を適確に図ることができない。
【００２４】
また電動機がロックしないまでも、その回転速度が非常に低くなって、駆動電流の転流に要する時間が長くなったときには、特定の相の電機子コイルに大きな駆動電流が流れる時間が長くなるため、ロック状態と同じような状態になって特定の相の電機子コイルが過熱し、焼損する恐れがある。このような場合にも、１つの相の電機子コイルの温度のみを検出するようにした場合には、電機子コイルの温度の異常上昇を検出できないことがあるため、電動機の保護を適確に図ることができない。
【００２５】
多相の電機子コイルのすべての相の温度を検出するために、各相の電機子コイル毎に感温抵抗素子を設けて、各相の電機子コイルに対して設けた感温抵抗素子から得られる温度検出信号を個別にコントローラのＣＰＵに入力することが考えられる。しかしながら、このように構成した場合には、コントローラを構成するＣＰＵに設けられているアナログ入力ポートのうち、電機子コイルの相数と同じ数のポートを電機子コイルの温度を読み込むための入力ポートとして用いる必要があるため、ＣＰＵとしてアナログ入力ポートの数が多いものを用いることが必要になり、コストが高くなるという問題が生じる。
【００２６】
本発明の目的は、特定の相の電機子コイルの温度のみが上昇する状態が生じた場合でも電機子コイルの保護を適確に図ることができるようにした電動機用制御装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の他の目的は、電機子コイルのすべての相の温度情報をコントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートを用いるだけで読み込むことができるようにして、コストの上昇を伴うことなく、電機子コイルの保護を適確に図ることができるようにした電動機用制御装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、界磁を有するロータとｎ相（ｎは２以上の整数）の電機子コイルを有するステータとを備えた電動機の駆動電流をＣＰＵを備えたコントローラにより制御する電動機用制御装置に係わるものである。
【００２９】
本発明においては、ステータのｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合されて互いに並列に接続されたｎ個の感温抵抗素子を設けて、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加し、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号をコントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートに入力する。
【００３０】
またコントローラは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、この回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くするように制御し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くするように制御する温度上昇抑制制御手段とを備えた構成とする。
【００３１】
上記のように、ｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合したｎ個の感温抵抗素子を並列に接続して、該ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加すると、ｎ個の感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号は、すべての相の電機子コイルの温度の情報を含む信号となる。
【００３２】
この場合、電動機が極低回転状態またはロック状態にあって一部の電機子コイルの温度のみが異常上昇したときと、電動機が定常回転していて、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているときとでは、異常上昇時の温度が同じであっても、電圧信号の値は相違する。
【００３３】
従って電圧信号を温度に換算するためには、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときと、極低回転状態及びロック状態にないときとで、異なる換算テーブルを用いる必要がある。
【００３４】
そのため、本発明においては、回転状態判定手段を設けて、この判定手段により、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段とを設けている。上記の構成において、電動機の極低回転時またはロック時に電動機の出力を制限する制御を開始するタイミングを決める第１の設定温度と、電動機の定常回転時に電動機の出力を制限する制御を開始するタイミングを決める第２の設定温度とは同じでもよく、異なっていてもよいが、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときには、電動機が定常回転しているときに比べて、電機子コイルの温度が短時間のうちに異常上昇して焼損し易いため、安全のためには、上記第１の設定温度を、第２の設定温度よりも低くしておくことが好ましい。
【００３５】
上記のように構成すると、単一の電圧信号を用いて、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇する状態と、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇する状態との双方を検出して、電機子コイルを過熱から確実に保護することができる。
【００３６】
また上記のように構成すると、コントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートを用いるだけで、すべての相の電機子コイルの温度が反映された温度情報を得ることができるので、アナログ入力ポートの数が多い高価なＣＰＵを用いることなく電機子コイルを過熱から保護するための制御動作を行わせることができる。
【００３７】
更に上記のように、各相の電機子コイルに熱的に結合した感温抵抗素子を並列に接続して、該感温抵抗素子の並列合成抵抗値から温度検出信号を得るようにすると、感温抵抗素子の抵抗値のばらつきが制御に与える影響を少くすることができる。
【００３８】
上記の構成では、感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号を温度に換算して、換算した温度を設定温度と比較することにより異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしたが、電圧信号の値を温度に換算することなく、所定の設定値と比較することによっても、異常な温度上昇が生じているか否かを判定することもできる。
【００３９】
電圧信号の値は、一部の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているときと、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているときとで異なるため、一部の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値と、すべての電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値とは異ならせる必要がある。
【００４０】
この場合、コントローラは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、該回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では上記電圧信号の値を第１の設定値と比較して該電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第１の設定値との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号の値を第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御する温度上昇抑制制御手段とを備えた構成とする。
【００４１】
なお上記のように、電圧信号の値と第１の設定値とを比較して一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合、温度の異常上昇が生じているときの電圧信号の値と第１の設定値との間の関係は、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかにより相違する。即ち、感温抵抗素子の温度係数が正であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも大きくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。また感温抵抗素子の温度係数が負であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも小さくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。
【００４２】
上記電圧信号の値を第２の設定値と比較して、すべての相の電機子コイルで温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合の電圧信号の値と第２の設定値との間の大小関係も同様に、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかにより相違する。
【００４３】
また感温抵抗素子の温度係数が正である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも大きい値に設定する必要があり、感温抵抗素子の温度係数が負である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも小さい値に設定する必要がある。
【００４４】
通常電動車両用のブラシレス直流電動機を制御する制御装置は、ロータのステータに対する回転角度位置を検出する位置検出器と、直流電源から電機子コイルに駆動電流を流す相を切り換えるために直流電源と電機子コイルとの間に設けられたスイッチ回路と、電動機の回転速度を調節する際に操作される速度調節部材と、速度調節部材の変位量をスロットル開度として検出して該スロットル開度に相応した大きさのスロットル信号を出力するスロットルセンサと、ロータを回転させるべく位置検出器の出力に応じて駆動電流を流す相を切り換えるようにスイッチ回路を制御する手段を有するコントローラとを備えていて、コントローラのＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより、スロットル信号に対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段と、駆動電流をデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするようにスイッチ回路を制御するＰＷＭ制御手段とを構成する。
【００４５】
このような構成を有する駆動装置に本発明を適用する場合、コントローラは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに前記電圧信号を温度に換算する第１の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度に換算する第２の電圧／温度換算手段と、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正する温度上昇抑制制御手段とを備えた構成とすることができる。
【００４６】
またこの場合も、電圧／温度換算手段を設けることなく、電圧信号の値を設定値と比較することにより電機子コイルの温度の異常上昇を検出して、温度の異常上昇が検出されたときに電動機の出力を制限するするように温度上昇抑制制御手段を構成することができる。
【００４７】
この場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では電圧信号の値を第１の設定値と比較して電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第１の設定値との差が大きい場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号の値を前記第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするように、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正する。
【００４８】
上記の構成では、電機子コイルの温度が設定値以上になったときに駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくすることにより電動機の出力を制限するようにしたが、スロットル信号に対して制御進み角を演算する制御進み角演算手段と、駆動電流を流す相を切り換える切換角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角だけ位置検出器の出力により決まる基準の切換角度に対してシフトさせるように制御する制御進み角制御手段とがコントローラに設けられる場合には、電機子コイルの温度が設定値以上になったことが検出されたときに制御進み角を遅角側に補正することにより、温度上昇抑制制御を行わせるようにしてもよい。
【００４９】
この場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段により換算された温度が第１の設定温度を超えたときに駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段により換算された温度が第２の設定温度を超えたときに駆動電流を流す相の切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して電動機の出力を制限する制御を行うように構成される。
【００５０】
またこの場合、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では、電圧信号の値を第１の設定値と比較して電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号の値を第１の設定値と異なる第２の設定値と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに駆動電流を流す相の切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して電動機の出力を制限する制御を行うように、温度上昇抑制制御手段を構成することもできる。
【００５１】
上記のように、電機子コイルの温度上昇時に制御進み角を制御する場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で温度の異常上昇が検出されたとき、及び回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態で温度の異常上昇が検出されたときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正する制御を併せて行うように構成するのが好ましい。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３を参照して、電動車両用の３相ブラシレス直流電動機を制御する制御装置に本発明を適用した場合の一実施形態を説明する。
【００５３】
図１において、１はロータ２とステータ３とからなるアウタロータ型のブラシレス直流電動機である。ロータ２は、強磁性材料によりほぼカップ状に形成されたフライホイール２０１と、フライホイール２０１の周壁部の内周に取り付けられた永久磁石２０２とからなっていて、永久磁石２０２が径方向に着磁されて、２極の磁石界磁２０３が構成されている。
【００５４】
なお磁石界磁は、２極に限られるものではなく、一般には２ｍ極（ｍは１以上の整数）に構成することができる。
【００５５】
図示の例では、ロータ２の正規の回転方向を図示の矢印ＣＣＬ方向（図１において反時計方向）としている。
【００５６】
ステータ３は、環状の継鉄部から３個の歯部Ｐｕ〜Ｐｗを放射状に突出させたステータ鉄心３０１と、該ステータ鉄心の歯部Ｐｕ〜Ｐｗにそれぞれ巻回された３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗとからなっており、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗは３相星形結線されている。ステータ鉄心３０１の歯部Ｐｕ〜Ｐｗのそれぞれの先端の外周部がステータ磁極３０２となっていて、これらのステータ磁極が磁石界磁２０３に所定のギャップを介して対向させられている。
【００５７】
なお図示の例ではステータ鉄心を３極に構成しているが、ステータに設ける電機子コイルの相数を３とする場合、一般にはステータ鉄心に３ｎ（ｎは１以上の整数）個の歯部を設けて、該３ｎ個の歯部に３相の電機子コイルを巻回する構成をとることができる。
【００５８】
フライホイール２０１は、その底壁部の中央にボス（図示せず。）を備えていて、該ボスが電動車両の駆動輪に直接または減速機を介して結合される。
【００５９】
ロータ２のステータ３に対する回転角度位置を検出するため、ステータ鉄心３０１に３相の位置検出器ｈｕ〜ｈｗが取り付けられている。
【００６０】
各位置検出器は、各相の電機子コイルに流す駆動電流の通電角（電気角）に応じて適宜の位置に配置される。例えば、ロータ２の回転に伴って電機子コイルＬｕ〜Ｌｗにそれぞれ誘起する無負荷誘起電圧がピークに達する位置（磁石界磁２０３から各相の電機子コイルが巻回された歯部を通してながれる磁束が零点を通過する位置）の前後９０度（電気角）の区間各相の電機子コイルに駆動電流を流す「１８０度スイッチング制御」を行って電動機を回転させる場合には、３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗがそれぞれ巻回されている歯部Ｐｕ〜Ｐｗの先端の磁極部の中心位置がロータ２の磁石界磁の各磁極の中心位置に一致するときのロータの回転角度位置を検出するように、各相の位置検出器が取り付けられる。
【００６１】
図示のように、３つの歯部Ｐｕ〜Ｐｗにそれぞれ電機子コイルＬｕ〜Ｌｗが巻回されていて、位置検出器ｈｕ〜ｈｗとしてホールＩＣが用いられる場合には、歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗのそれぞれの磁極の中心に対して電気角で９０度位相が進んだ位置に位置検出器ｈｗ，ｈｕ及びｈｖを配置して、これらの位置検出器の出力により決まる駆動相（駆動電流を流す電機子コイルの相）の切換角度を基準の切換角度とし、この基準の切換角度に対して実際の切換角度を進角または遅角させるように制御進み角を演算する。
【００６２】
１０は電機子コイルＬｕ〜Ｌｗと直流電源１１との間に設けられて電機子コイルの励磁相を切り換えるスイッチ回路である。このスイッチ回路は、一端が共通接続された上段のスイッチ素子１０ｕないし１０ｗと、これらの上段のスイッチ素子の他端にそれぞれ一端が接続され、他端が共通接続された下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚとからなるスイッチ素子のブリッジ回路からなっていて、上段のスイッチ素子１０ｕ〜１０ｗの一端の共通接続点及び下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｗの他端の共通接続点がそれぞれ直流電源１１の正極端子及び負極端子に接続されている。
【００６３】
スイッチ回路を構成するスイッチ素子としては、ＭＯＳＦＥＴ、電力用トランジスタ，ＩＧＢＴ等のオンオフ制御が可能な任意のスイッチ素子を用いることができるが、図示の例では、各スイッチ素子がＭＯＳＦＥＴからなっている。
【００６４】
電動車両の制動時に回生電流を流すため、上段のスイッチ素子１０ｕ〜１０ｗ及び下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚにそれぞれ帰還用ダイオード１２ｕ〜１２ｗ及び１２ｘ〜１２ｚが並列接続されている。図示のように各スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、これらの帰還用ダイオードとしてＦＥＴのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードを用いることができる。
【００６５】
図示の直流電源１１は、バッテリＢと、該バッテリの両端に接続されたコンデンサＣ1 とからなっている。
【００６６】
スイッチ回路１０を制御するため、マイクロコンピュータと入出力インターフェースとを備えたコントローラ１３と、コントローラ１３から与えられる信号に応じてスイッチ回路のスイッチ素子１０ｕ〜１０ｗ及び１０ｘ〜１０ｚにそれぞれ駆動信号（スイッチ素子をオン状態にするための信号）Ｓｕ〜Ｓｗ及びＳｘ〜Ｓｚを与えるドライバ回路１４とが設けられ、位置検出器ｈｕ〜ｈｗからそれぞれ得られる位置検出信号Ｈｕ〜Ｈｗがコントローラ１３に入力されている。
【００６７】
１５は電動車両の速度を調節するアクセルグリップやアグセルペタル等の速度調節部材の変位量をスロットル開度αとして検出するスロットルセンサである。図示のスロットルセンサ１５は、速度調節部材に可動接触子１５ａが連結されたポテンショメータからなっている。スロットルセンサ１５を構成するポテンショメータの両端には、図示しない定電圧直流電源回路から得られる直流定電圧Ｅが印加されていて、該ポテンショメータの可動接触子１５ａと接地間にスロットル開度αに比例したスロットル信号Ｖαが得られるようになっている。スロットルセンサ１５から得られるスロットル信号はコントローラ１３に入力されている。スロットル信号はコントローラ１３内に設けられたＡ／Ｄ変換器によりデジタル値Ｖthに変換されてマイクロコンピュータのＣＰＵに読み込まれる。
【００６８】
本発明においてはまた、３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗのそれぞれの温度を検出するために、３相の電機子コイルのそれぞれに対して負の温度係数または正の温度係数を有する感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwが設けられて、これらの感温抵抗素子がそれぞれの相の電機子コイルに熱的に結合されている。
【００６９】
なお感温抵抗素子を電機子コイルに熱的に結合するとは、電機子コイルの温度が直接または間接的に（例えば鉄心やコイルの絶縁層を通して）感温抵抗素子に伝達されるように、感温抵抗素子と電機子コイルとを直接または間接的に結合することを意味する。各相の電機子コイルの温度を検出する感温抵抗素子は、各相の電機子コイルの上に接着剤等により固定してもよく、電機子コイルに近接させた状態で電機子鉄心の上に接着等により固定するようにしてもよい。
【００７０】
各相の電機子コイルが複数個ずつ設けられている場合には、複数個ある各相の電機子コイルのいずれか一つに各相の感温抵抗素子を熱的に結合する。
【００７１】
図５に示したように、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwは互いに並列に接続され、これらの感温抵抗素子により電機子コイル用の温度検出器２０が構成されている。
【００７２】
コントローラ１３内には、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に一定の直流電圧を印加する電圧印加回路２１が設けられていて、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端の電圧（感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列合成値に比例した電圧）が温度検出信号としてコントローラ１３を構成するマイクロコンピュータのＣＰＵ１３Ａの１つのアナログ入力ポートＰ1 に入力されている。
【００７３】
図５に示した例では、図示しない直流定電圧電源回路の正極性側の出力端子に一端が接続された抵抗Ｒ1 と、該抵抗Ｒ1 の他端と接地間に接続されたコンデンサＣ1 とからなっていて、コンデンサＣ1 の両端の電圧が感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に印加され、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列合成抵抗値に比例した電圧信号Ｖt が得られるようになっている。この温度検出信号Ｖt は、抵抗Ｒ2 とコンデンサＣ2 とからなる積分回路を通してＣＰＵ１３Ａの１つのアナログ入力ポートＰ1 に入力されている。
【００７４】
またこの例では、スイッチ回路１０の温度（スイッチ素子の温度）を検出するため、スイッチ回路１０の構成素子が取り付けられているヒートシンクに感温抵抗素子Ｒts（図１参照）が熱的に結合され、この感温抵抗素子Ｒtsによりスイッチ回路用の温度検出器が構成されている。コントローラ１３には、感温抵抗素子Ｒtsの両端に一定の直流電圧を印加する電圧印加回路（図示せず。）が設けられていて、感温抵抗素子Ｒtsの両端に得られる温度検出信号Ｖtsが、コントローラ１３のＣＰＵ１３Ａに設けられたアナログ入力ポート（図示せず。）に入力されている。
【００７５】
コントローラ１３は、例えば、位置検出器ｈｕ〜ｈｗがそれぞれ発生する矩形波状の位置検出信号の発生間隔を計測することにより電動機の回転速度Ｎを演算し、この回転速度Ｎと、スロットル信号の値（デジタル値）Ｖthから得られるスロットル開度情報とに基づいてブラシレス直流電動機１の電機子コイルに供給する駆動電流のデューティ比ＤＦと、制御進み角（駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える実際の切換角度と位置検出器の配置により決まる基準の切換角度との位相差）γとを演算する。デューティ比ＤＦ及び制御進み角γの演算は、それぞれ回転速度Ｎとスロットル開度とデューティ比ＤＦとの間の関係を与えるデューティ比演算用３次元マップ及び回転速度Ｎとスロットル開度と制御進み角γとの間の関係を与える制御進み角演算用３次元マップ（いずれのマップもＲＯＭに記憶されている）を用いて補間法により行われる。
【００７６】
コントローラ１３を構成するマイクロコンピュータが実行するプログラムのうち、上記回転速度を演算する過程により電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段が実現される。また上記デューティ比演算用マップを用いてデューティ比を演算する過程により、スロットル信号の値と回転速度とに対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段が構成され、上記制御進み角演算用マップを用いてスロットル信号に対して制御進み角を演算する過程により、制御進み角演算手段が構成される。
【００７７】
コントローラ１３はまた、位置検出器ｈｕ〜ｈｗの出力信号に基づいて駆動電流を流す相を決定して、決定した相の電機子コイルに、制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度で駆動電流を流す相を切り換えながら、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比で断続するＰＷＭ波形の駆動電流を所定の相の電機子コイルに流すべく、スイッチ回路１０の所定のスイッチ素子に駆動信号を与えることを指令する指令信号をドライバ回路１４に与える。ドライバ回路１４は、この指令信号に応じて所定のスイッチ素子に駆動信号を与える。
【００７８】
図２（Ａ）ないし（Ｉ）は、図１に示したブラシレス直流電動機を、１８０度スイッチング制御を行って駆動する場合の位置検出信号の波形と、スイッチ回路１０の各スイッチ素子のオンオフ動作波形とを示した波形図である。図２（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ位置検出器ｈｕ〜ｈｗが発生する位置検出信号Ｈｕ〜Ｈｗの一例を示し、図２（Ｄ）ないし（Ｆ）はそれぞれ、駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える角度を基準の切換角度とした場合の、スイッチ回路１０の上段のスイッチ素子１０ｕないし１０ｗのオンオフ動作を示している。また図２（Ｇ）ないし（Ｉ）はそれぞれスイッチ回路１０の下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚのオンオフ動作を示している。
【００７９】
コントローラ１３は、図２（Ａ）ないし（Ｃ）に示された位置検出信号に論理演算を施すことにより、スイッチ回路１０の各スイッチ素子をオン状態にする区間とオフ状態にする区間とを決定し、各スイッチ素子をオン状態にする区間そのスイッチ素子に駆動信号を与える。駆動電流をＰＷＭ制御するため、図示の例では、下段のスイッチ素子１０ｘ〜１０ｚに与える駆動信号を、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比で断続する波形として、下段のスイッチ素子を所定のデューティ比でオンオフさせている。
【００８０】
図２に示した例では、コントローラのＣＰＵが実行するプログラムのうち、スイッチ素子１０ｘ〜１０ｚに与える駆動信号をデューティ比演算手段により演算されたデューティ比で断続させる過程により、駆動電流をスロットル信号に対して演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするようにスイッチ回路１０を制御するＰＷＭ制御手段が構成される。
【００８１】
ブラシレス直流電動機においては、制御進み角γによって駆動電流の大きさが変り、最大発生トルク及び最高回転速度が変化する。一般には、電動機の用途や要求されるトルク特性、或いは必要とされる最高回転速度等に応じて制御進み角の大きさを設定している。電動車両を駆動するブラシレス直流電動機の場合は、電動機の回転速度が設定値以下であるときに制御進み角γを正規の制御進み角γo に固定し、電動機の回転速度が設定された進角開始回転速度を超える範囲で制御進み角γを回転速度の上昇に伴って正規の制御進み角γo よりも進角させ、電動機の回転速度が設定された進角終了回転速度以上になる範囲では制御進み角の進角量を設定された最大値に固定するように、制御進み角γを制御することが多い。
【００８２】
制御進み角γを制御する場合には、駆動電流を流す相を切り換える切換角度をスロットル信号に対して演算された制御進み角だけ位置検出器の出力により決まる基準の切換角度に対してシフトさせるように制御する制御進み角制御手段がコントローラ１３に設けられる。
【００８３】
この制御進み角制御手段は、コントローラ１３のＣＰＵが実行するプログラムの一連の過程のうち、制御進み角演算手段により演算された制御進み角と位置検出器の出力により決定される基準の切換角度とから、駆動電流を流す相を切り換えるタイミングを決定する過程により構成される。
【００８４】
正規の制御進み角γo をどのように設定するかは任意であるが、一般には、電動車両の発進時のトルクを大きくするために、最大トルクが得られる制御進み角を正規の制御進み角γo とする。
【００８５】
回転速度Ｎが設定値を超える領域で制御進み角γを正規の制御進み角γo よりも進角させる制御を行う場合、上り坂等で速度調節部材の増速側への変位量を最大にした状態（フルスロットルの状態）で運転しているときに、制御進み角γの進角量が最大値に保たれた状態になり、電動機の駆動電流は定格値を超えた状態になる。このような状態が長時間続くと、電機子コイルの温度が上昇して許容値を超え、焼損するおそれがある。
【００８６】
特に、電動機の回転速度が非常に低い状態になったり、過負荷により電動機がロック状態になったときには、特定の相の電機子コイルに他の相の電機子コイルよりも大きな駆動電流が流れる状態が相当に長い時間継続することになるため、特定の相の電機子コイルの温度が他の相の電機子コイルの温度に比べて上昇する。
【００８７】
例えば、図１に示したブラシレス直流電動機において図２に示すような１８０°スイッチング制御を行った場合には、電源から各相のコイルに流れ込んだ電流が他の２相のコイルに分流して電源に戻るため、電動機がロック状態になると、１つの相の電機子コイルに他の２相の電機子コイルをそれぞれ流れる駆動電流の２倍の電流が流れる状態が継続するため、大きな電流が流れている１つの相の電機子コイルの温度が急激に上昇する。また電動機がロックするまでに至らない場合でも、その回転速度が非常に低くなったときには、１つの相の電機子コイルに他の２相の電機子コイルを流れる駆動電流の２倍の電流が流れる状態が長い時間継続するため、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇する状態が生じる。電機子コイルの温度が異常上昇したときには、その焼損を防止するために、電動機の出力を直ちに低下させる必要がある。
【００８８】
上記のように、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇するおそれがある場合に電動機の保護を適確に図るためには、１相の電機子コイルの温度のみを検出するのではなく、すべての相の電機子コイルの温度を検出することが必要である。
【００８９】
そこで、本発明においては、図１に示したように３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗにそれぞれ感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwを熱的に結合して、これらの感温抵抗素子を互いに並列に接続し、これらの感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加する。そして、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt と電機子コイルに対して設定された設定値との大小関係から、電機子コイルの温度の異常上昇の有無を検出し、温度の異常上昇が検出されたときに、電動機の出力を低下させる制御を行って、電機子コイルの温度の上昇を抑制する。
【００９０】
上記のように、３相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合した感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwを並列に接続して、これらの感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加すると、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt は、すべての相の電機子コイルの温度の情報を含むことになる。従って、上記電圧信号Ｖt の値を温度ｔに換算することにより、３相の電機子コイルの温度の情報を得ることができる。
【００９１】
上記電圧信号Ｖt の値を温度に換算するには、例えば、電圧信号Ｖt の値と温度ｔとの関係を与えるテーブル（表）を電圧／温度換算テーブルとして予め実験的に求めてＲＯＭに記憶させておき、一定のサンプリング周期でサンプリングした電圧信号Ｖt の値と、該電圧信号の値に対してテーブルから読み出した温度とを用いて、各電圧信号に対応する温度を補間演算するようにすればよい。
【００９２】
上記のように３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗの温度をそれぞれ検出する感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に一定の電圧を印加して、これらの感温抵抗素子の並列回路の両端から電圧信号Ｖt を得た場合、電動機が設定回転速度を超える回転速度で回転している状態で、各相の電機子コイルの温度が許容範囲を超えたときに感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧Ｖt1と、電動機がロック状態になって特定の相の電機子コイルの温度のみが許容範囲を超えたときに感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧Ｖt2とは異なる値をとる。
【００９３】
従って電圧信号を温度に換算する際には、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときと、極低回転状態及びロック状態にないときとで、異なる電圧／温度換算テーブルを用いる必要がある。
【００９４】
そこで本発明においては、図７に示したように、電動機が設定された極低回転状態（ロック状態に近く、特定の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇する状態が生じ易い低回転速度）またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段１３Ａを設けて、この判定手段により、電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されたときには、極低回転時及びロック時用の第１の電圧／温度換算テーブルを用いて、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端の電圧信号Ｖt1の値を温度ｔ1 に換算する。
【００９５】
また上記回転状態判別手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されたときには、定常運転時用の第２の電圧／温度換算テーブルを用いて、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端の電圧信号Ｖt2の値を温度ｔ2 に換算する。
【００９６】
上記第１の電圧／温度換算テーブルを用いて電圧信号Ｖt1を温度ｔ1 に換算する過程により、図７の第１の電圧／温度換算手段１３Ｂを構成し、第２の電圧／温度換算テーブルを用いて電圧信号Ｖt2を温度ｔ2 に換算する過程により、第２の電圧／温度換算手段１３Ｃを構成する。
【００９７】
そして、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では、上記第１の電圧／温度換算手段１３Ｂにより換算された温度ｔ1 が第１の設定温度ｔ1sを超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くする制御を行わせる第１の電動機出力制御手段１３Ｄと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では、第２の電圧／温度換算手段１３Ｃにより換算された温度ｔ2 が第２の設定温度ｔ2sを超えたときに換算された温度が高い場合程電動機の出力を低くする制御を行わせる第２の電動機出力制御手段１３Ｅとにより、温度上昇抑制制御手段１３Ｆを構成する。
【００９８】
前述のように、第１の設定温度ｔ1sと第２の設定温度ｔ2sとは等しくてもよく、異なっていてもよいが、電動機が極低回転状態またはロック状態にあるときには、電動機の定常回転時に比べて、電機子コイルの温度が短時間のうちに異常上昇して焼損し易いため、安全のためには、電動機の極低回転時またはロック時に電動機の出力を制限する制御（温度上昇抑制制御）を開始するタイミングを決める第１の設定温度ｔ1sを、電動機の定常回転時に電動機の出力を制限する制御を開始するタイミングを決める第２の設定温度ｔ2sよりも低く設定しておくのが好ましい。
【００９９】
温度上昇抑制制御を行う必要がある極低回転状態は、スロットル開度が設定開度以上になっているときに電動機の回転速度が設定値よりも低くなっているか否かを判定することにより検出することができる。また温度上昇抑制制御を必要とする電動機のロック状態は、スロットル開度が設定値以上になっているときに電動機の回転速度が零になっているか否かを見ることにより判定することができる。したがって、コントローラ１３のＣＰＵに実行させるプログラムに、スロットル開度が設定値以上であるか否かを判定する過程と、スロットル開度が設定値以上になっているときに電動機の回転速度が設定値よりも低くなっているか否かを判定する過程とを設けることにより、図７の回転状態判定手段１３Ａを構成することができる。
【０１００】
上記の構成では、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt を温度に換算して、換算した温度を設定温度と比較することにより電機子コイルで異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしたが、電圧信号Ｖt の値を温度に換算することなく、所定の設定値と比較することによっても、異常な温度上昇が生じているか否かを判定することもできる。
【０１０１】
電圧信号Ｖt の値は、一部の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているときと、すべての相の電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているときとで異なるため、一部の相の電機子コイルの温度のみが異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値と、すべての電機子コイルの温度が同じように異常上昇しているか否かを判定するために用いる設定値とは異ならせる必要がある。
【０１０２】
この場合、コントローラは、図８に示すように、電動機１が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段１３Ａと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では上記電圧信号Ｖt1の値を第１の設定値Ｖt1s と比較して該電圧信号の値と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号Ｖt1の値と第１の設定値Ｖt1s との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御する第１の電動機出力制御手段１３Ｄ´と、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では電圧信号Ｖt2の値を第１の設定値と異なる第２の設定値Ｖt2s と比較して電圧信号の値と第２の設定値との大小関係から各電機子コイルの温度が許容値を超えていると判定されたときに電圧信号Ｖt2の値と第２の設定値Ｖt2s との差が大きい場合程電動機の出力を低くするように制御する第２の電動機出力制御手段１３Ｅ´とにより温度上昇抑制制御手段１３Ｆを構成する。
【０１０３】
上記のように、電圧信号Ｖt1の値と第１の設定値Ｖt1s とを比較して一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合、温度の異常上昇が生じているときの電圧信号の値と第１の設定値との間の関係は、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの温度係数が正であるか負であるかにより相違する。即ち、感温抵抗素子の温度係数が正であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも大きくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。また感温抵抗素子の温度係数が負であるときには、電圧信号の値が第１の設定値よりも小さくなったことが検出されたときに一部の相の電機子コイルでのみ温度の異常上昇が生じていると判定することができる。
【０１０４】
上記電圧信号Ｖt2の値を第２の設定値Ｖt2s と比較して、すべての相の電機子コイルで温度の異常上昇が生じているか否かを判定する場合の電圧信号Ｖt2の値と第２の設定値との間の大小関係も同様に、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかにより相違する。
【０１０５】
また感温抵抗素子の温度係数が正である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも大きい値に設定する必要があり、感温抵抗素子の温度係数が負である場合には、上記第２の設定値を第１の設定値よりも小さい値に設定する必要がある。
【０１０６】
電機子コイルの温度の異常上昇時に電動機の出力を低下させるためには、例えば、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比に補正係数Ｋ（＜１００％）を乗じることにより、デューティ比を補正して、電機子コイルに流す駆動電流を減少させればよい。
【０１０７】
この場合コントローラ１３は、ＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより、図９に示すように、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段１３Ａと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときに電圧信号を温度ｔ1 に換算する第１の電圧／温度換算手段１３Ｂと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態及びロック状態にないと判定されているときに電圧信号を温度ｔ2 に換算する第２の電圧／温度換算手段１３Ｃと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態では第１の電圧／温度換算手段１３Ｂにより換算された温度ｔ1 が第１の設定温度ｔ1sを超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正する第１のデューティ比補正手段１３Ｇと、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が極低回転状態及びロック状態にないと判定されている状態では第２の電圧／温度換算手段１３Ｃにより換算された温度ｔ2 が第２の設定温度ｔ2sを超えたときに換算された温度が高い場合程駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正する第２のデューティ比補正手段１３Ｈとを実現する。この場合は、第１のデューティ比補正手段１３Ｇと第２のデューティ比補正手段１３Ｈとにより温度上昇抑制制御手段１３Ｆが構成される。
【０１０８】
なお図９において、１３Ｊは、電動機のロータを回転させるべく位置検出器ｈｕ〜ｈｗの出力に応じて駆動電流を流す相を切り換えるようにスイッチ回路１０を制御するスイッチ制御手段、１３Ｋはスロットルセンサ１５が出力するスロットル信号に対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段、１３Ｌは駆動電流をデューティ比演算手段１３Ｋにより演算されたデューティ比で断続するＰＷＭ波形の電流とするようにスイッチ回路１０を制御するＰＷＭ制御手段である。
【０１０９】
上記のように駆動電流のデューティ比を補正するには、換算された温度に対して、例えば図３に示すような関係を有する補正係数Ｋ（＜１００％）を求めて、この補正係数Ｋをデューティ比演算手段１３Ｈにより演算されたデューティ比に乗じればよい。
【０１１０】
図３の横軸は、電圧信号Ｖt を換算して得た温度ｔを示し、縦軸は補正係数Ｋを示している。この例では、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるときに、曲線ａのように、換算された温度ｔが第１の設定値ｔs1（図示の例では１２０℃）以上になっているときに、補正係数Ｋを温度ｔの上昇に伴って減少させ、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないとき（定常走行時）には、曲線ｂのように、換算された温度ｔが第１の設定値よりも高い第２の設定値ｔs2（図示の例では１６０度）以上になっているときに、補正係数Ｋを温度ｔの上昇に伴って減少させるようにしている。
【０１１１】
本実施形態では、温度ｔと補正係数Ｋとの関係を与える補正係数演算用のマップとして、電動機の極低回転状態またはロック状態が検出されているときに用いるロック状態時温度補正マップ（図３の曲線ａにしたがって補正係数を演算するためのマップ）と、極低回転状態またはロック状態が検出されていないときに用いる定常走行時温度補正マップ（図３の曲線ｂにしたがって補正係数を演算するためのマップ）との２種類のマップを用意しておいて、回転状態判定手段による判定の結果に応じて、これらいずれかのマップを用いて、温度検出信号から求められた温度に対して補正係数Ｋを演算する。
【０１１２】
図４は、本発明に係わる温度上昇抑制制御において、温度検出信号により検出された温度が設定値を超えたときに補正係数Ｋを演算するために実行される補正係数演算用サブルーチンのアルゴリズムを示したもので、このサブルーチンは、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で温度検出信号により検出された温度が第１の設定値ｔs1を超えたとき、及び電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態で温度検出信号により検出された温度が第２の設定値ｔs2を超えたときに実行される。
【０１１３】
図４に示したアルゴリズムに従う場合には、先ずステップ１において電動機が極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する。その結果、極低回転状態またはロック状態にあると判定されたときには、ステップ２に進んでＲＯＭに記憶されているロック状態時温度補正マップを検索し、ステップ３においてこのマップを用いて補正係数Ｋ（図３の曲線ａにより与えられる補正係数）を演算してＲＡＭに記憶させる。
【０１１４】
またステップ２において、電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されたときには、ステップ４において定常走行時温度補正マップを検索し、ステップ３においてこのマップを用いて補正係数Ｋ（図３の曲線ｂにより与えられる補正係数）を演算してＲＡＭに記憶させる。
【０１１５】
上記のようにして演算した補正係数を用いてデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正した場合、定常走行時のスロットル開度αとＰＷＭ制御のデューティ比との関係は例えば図６に示すように温度ｔにより変化する。図６の折れ線ａは、温度検出信号により検出された温度が設定値ｔs2よりも低いときにスロットル開度αに対して演算されたデューティ比を示しており、デューティ比は、スロットル開度が全閉状態に近い角度α1 から全開状態に近い角度α2 まで変化する間に、スロットル開度αに対して直線的に増加していく。
【０１１６】
また図６の折れ線ｂないしｄはそれぞれ、温度検出信号により検出された温度がｔ1 ，ｔ2 及びｔ3 （ｔs2＜ｔ1 ＜ｔ2 ＜ｔ3 ）のときに演算された補正係数を同図ａのデューティ比に乗じることにより求められた補正後のデューティ比を示している。検出された温度が高い場合程、スロットル開度の単位当りの増加分に対するデューティ比の増加割合が小さくなっていく。
【０１１７】
また本実施形態では、スイッチ回路１０に対して設けられた感温抵抗素子Ｒtsによりスイッチ回路の温度が該スイッチ回路に対して設定された設定値以上になったことが検出されたときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比に補正係数を乗じて、駆動電流のデューティ比を演算された値よりも小さい値に補正する制御を行わせるようにしている。
【０１１８】
即ち、本実施形態においては、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwにより構成される電機子コイル用温度検出器により検出された温度が電機子コイルに対して設定された設定温度（極低速時及びロック時の設定温度と定常運転時の設定温度）以上になったとき、またはスイッチ回路用温度検出器により検出された温度がスイッチ回路に対して設定された設定温度以上になったときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするようにデューティ比演算手段により演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正する温度上昇抑制制御を行わせている。
【０１１９】
本発明においては、電機子コイルの温度の異常上昇が検出されたときに、電動機の駆動電流を零にするのではなく、電機子コイルの温度の異常上昇を抑制する上で支障を来さない範囲の駆動電流を流し続けるようにしている。このように構成しておくと、温度上昇抑制制御が働いた時に電動機がいきなり停止したり、逆転したりするのを防ぐことができる。
【０１２０】
特に、電動車両の場合には、フルスロットルの状態で上り坂を走行しているときに電機子コイルの温度が上昇しやすいが、このとき電動機の駆動電流をいきなり零にすると、駆動トルクが失われて車両が逆走行するおそれがあり危険である。本発明のように、温度上昇抑制制御を行う際に電動機に駆動電流を流し続けるようにしておくと、坂道で温度上昇抑制制御が働いて車両が停止した状態でも駆動車輪にトルクを与え続けることができるため、車両が逆走行するのを防ぐことができる。
【０１２１】
上記の構成では、感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号を温度に換算して、換算した温度を設定温度と比較することにより異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしたが、電圧信号の値を温度に換算することなく、所定の設定値と比較することによって異常な温度上昇が生じているか否かを判定するようにしてもよい。
【０１２２】
感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端から得た電圧信号Ｖt の値を温度に換算することなく温度上昇抑制制御を行う場合には、図１０に示したように、温度上昇抑制制御手段１３Ｆを、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で、感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧信号Ｖt1の値を第１の設定値Ｖt1s と比較して、該電圧信号と第１の設定値との大小関係から一部の相の電機子コイルの温度が許容範囲を超えたと判定されたときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を、電圧信号Ｖt1の値と第１の設定値Ｖt1s との差が大きい場合程（温度上昇が大きい場合程）小さくするように、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正する第１のデューティ比補正手段１３Ｇ´と、回転状態判定手段１３Ａにより電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では、電圧信号Ｖt2を第１の設定値ｔs1と異なる第２の設定値Ｖt2s と比較して、該電圧信号と第２の設定値との大小関係から各相の電機子コイルの温度が許容範囲を超えたと判定されたときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を電圧信号の値と第２の設定値との差が大きい場合程小さくするように、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を補正する第２のデューティ比補正手段１３Ｈ´とを備えた構成とする。この場合、第１のデューティ比補正手段１３Ｇ´と第２のデューティ比補正手段１３Ｈ´とにより温度上昇抑制制御手段１３Ｆが構成される。
【０１２３】
前述のように、電動機が設定回転速度を超える回転速度で回転している状態ですべての相の電機子コイルの温度が同じように許容範囲を超えたときに感温抵抗素子の並列回路の両端に得られる電圧Ｖt1と、電動機がロック状態になって特定の相の電機子コイルの温度のみが許容範囲を超えたときに感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧Ｖt2とは異なる値をとる。例えば、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwが負の温度係数を有しているときには、Ｖt1＜Ｖt2となる。そのため、上記のように、感温抵抗素子Ｒtu〜Ｒtwの並列回路の両端に得られる電圧信号の値を設定値と比較して電機子コイルの温度が異常上昇しているか否かを判定する場合には、電動機がロック状態にあるときと、ないときとで温度の異常上昇の有無を判定するための設定値を異ならせる必要がある。
【０１２４】
また上記設定値は、感温抵抗素子の温度係数が正であるか負であるかによっても相違する。感温抵抗素子が正の温度係数を有している場合には、上記電圧信号の値が第１の設定値Ｖt1s よりも小さくなったときに一部の電機子コイルで許容範囲を超える温度上昇が生じていると判定することができる。
【０１２５】
また感温抵抗素子が負の温度係数を有している場合には、上記電圧信号の値が第１の設定値Ｖt1s よりも小さい第２の設定値Ｖt2s よりも小さくなったときに電機子コイルＬｕ〜Ｌｗで許容範囲を超える温度上昇が生じていると判定することができる。
【０１２６】
上記の例では、電機子コイル用温度検出器から得られる温度検出信号により検出される温度が電機子コイルに対して設定された設定値以上になったときに、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を小さい値に補正することにより駆動電流のデューティ比を小さくして、電動機の出力を低下させるようにしているが、温度の異常上昇が検出されたときに、制御進み角を遅角させることにより電動機の出力を低下させるようにしてもよい。
【０１２７】
即ち、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で、感温抵抗素子の並列回路の両端から得られる電圧信号を換算して得た温度が第１の設定温度を超えているときに、駆動電流を流す相を切り換える切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正し、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態では、換算された温度が第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えているときに駆動電流を流す相の切換え角度を制御進み角演算手段により演算された制御進み角を有する切換え角度よりも遅角させるように制御進み角演算手段が演算した制御進み角を補正して電動機の出力を制限するように、温度上昇抑制制御手段を構成してもよい。
【０１２８】
感温抵抗素子の並列回路の両端から得た電圧信号を第１の設定値または第２の設定値と比較することにより、電機子コイルの温度の異常上昇の有無を検出する場合にも、同様に、温度の異常上昇時に制御進み角を遅角させることにより電動機の出力を低下させる方法をとることができる。
【０１２９】
上記のように、温度上昇時に制御進み角を遅角側に補正する制御を行う場合、温度上昇抑制制御手段は、回転状態判定手段により前記電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されている状態で前記電圧信号を換算して得た温度が第１の設定温度を超えているときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を換算された温度が高い場合程小さくするように、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を検出された温度に応じて補正し、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されている状態で換算された温度が第１の設定値よりも高い第２の設定値以上になっているときに、駆動電流のデューティ比のスロットル開度に対する増加割合を検出された温度が高い場合程小さくするように、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比を換算された温度に応じて補正する制御を併せて行うように構成するのが好ましい。
【０１３０】
上記の例では、スイッチ回路の下段のスイッチ素子をオンオフさせることによりＰＷＭ波形の駆動電流を得るようにしているが、スイッチ回路の上段のスイッチ素子をオンオフさせることによりＰＷＭ波形の駆動電流を得るようにしてもよく、上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子との双方をオンオフさせることによりＰＷＭ波形の駆動電流を得るようにしてもよい。
【０１３１】
上記の例では、位置検出器ｈｗ，ｈｕ及びｈｖを構成するホールＩＣをＵ相ないしＷ相の電機子コイルが巻回された歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗの中心に対して電気角で９０°進んだ位置に配置したが、位置検出器はロータのステータに対する回転角度位置を検出すれば良く、その配設位置は上記の例に限定されない。
【０１３２】
上記の例では、１８０°スイッチング制御を行わせているが、ブラシレス直流電動機の駆動の仕方は上記の例に限られるものではなく、例えば各相の電機子コイルが巻回された歯部を通してながれる磁束が零点を通過する位置の前後６０度（電気角）の区間各相の電機子コイルに駆動電流を流す「１２０度スイッチング制御」を行って電動機を回転させる場合にも本発明を適用することができる。
【０１３３】
３相ブラシレス直流電動機において１２０°スイッチング制御を行わせる場合には、電源から各相の電機子コイルに流入した駆動電流が他の１相の電機子コイルを通して電源に戻る。この場合、電動機がロック状態になると、特定の２相の電機子コイルに駆動電流が流れ、他の１相の電機子コイルには駆動電流が流れない状態が継続するため、特定の２相の電機子コイルの温度のみが上昇する。したがって、この場合も特定の１相の電機子コイルの温度を検出したのでは、温度上昇抑制制御を適確に行わせることができない。温度上昇抑制制御を適確に行わせるためには、３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗのすべての温度を検出することが必要である。
【０１３４】
また上記の例では、位置検出器としてホールＩＣを用いているが、ホールＩＣに代えて、フォトエンコーダ等の位置検出器を用いるようにしてもよい。
【０１３５】
本発明を適用する電動車両は、電動機の出力を車両の駆動輪に直接伝達する構造のものでもよく、電動機の出力を減速機を介して駆動輪に伝達するようにしたものでもよい。
【０１３６】
上記の例では、ロータの界磁が永久磁石により構成されているが、ロータの界磁を巻線により構成する場合にも本発明を適用することができる。
【０１３７】
上記の例では、３相のブラシレス電動機を例にとったが、本発明は、電機子コイルの相数ｎが２以上である場合に適用することができる。
【０１３８】
またブラシレス直流電動機に限らず、ステッピングモータやパルスモータ等、ステータ側にｎ相の電機子コイルが設けられる他の電動機においても、極低回転時またはロック時に特定の相の電機子コイルに駆動電流が流れ続ける状態が生じた場合には、その電機子コイルで異常な温度上昇が生じる。したがって、ロータに界磁が設けられ、ステータ側にｎ相の電機子コイルが設けられる他の電動機においても、温度上昇抑制制御を行う場合に、本発明のようにすべての相の電機子コイルに感温抵抗素子を熱的に結合して、相数分の感温抵抗素子を並列に接続する構成をとることが有用である。
【０１３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ｎ相の電機子コイルにそれぞれ熱的に結合し感温抵抗素子の並列回路の両端に一定の直流電圧を印加することにより、該感温抵抗素子の並列回路の両端にｎ相の電機子コイルの温度情報を含む電圧信号を得るとともに、電動機が設定された極低回転状態またはロック状態にあるか否かを判定する回転状態判定手段を設けて、該回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にあると判定されているときには、上記電圧信号を換算して得た温度が第１の設定温度を超えたときに電動機の出力を低下させる制御を行い、回転状態判定手段により電動機が極低回転状態またはロック状態にないと判定されているときには換算された温度が上記第１の設定温度よりも高い第２の設定温度を超えたときに電動機の出力を低下させる制御を行わせるようにしたので、電動機の極低回転時及びロック時にも、また定常回転時にも、電機子コイルの異常温度上昇が生じた時に電動機の出力を低下させて、電機子コイルの保護を適確に図ることができる。
【０１４０】
また本発明によれば、コントローラのＣＰＵの１つのアナログ入力ポートを用いるだけで、すべての相の電機子コイルの温度が反映された温度情報を読み込むことができるので、アナログ入力ポートの数が多い高価なＣＰＵを用いることなく電機子コイルを過熱から確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す構成図である。
【図２】図１のブラシレス直流電動機における位置検出信号の波形と、スイッチ回路の各スイッチ素子のオンオフ動作波形とを示した波形図である。
【図３】本発明に係わる駆動装置において駆動電流のデューティ比を補正する際に用いる補正係数と温度との関係の一例を示した線図である。
【図４】本発明に係わる駆動装置において駆動電流のデューティ比の補正係数を演算する際に実行されるサブルーチンを示したフローチャートである。
【図５】本発明に係わる駆動装置において３相の電機子コイルに対してそれぞれ設けられた感温抵抗素子と、該感温抵抗素子から得られる信号をコントローラのＣＰＵに入力する入力回路とを示した回路図である。
【図６】本発明に係わる駆動装置において、電機子コイルの温度上昇時に駆動電流のデューティ比を小さくする制御を行った場合のデューティ比対スロットル開度特性の一例を温度をパラメータとして示した線図である。
【図７】本発明の一実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【図８】本発明の他の実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態においてコントローラに設けられる機能実現手段を示した機能ブロック図である。
【符号の説明】
１…ブラシレス直流電動機、２…ロータ、３…ステータ、Ｌｕ〜Ｌｗ…電機子コイル、ｈｕ〜ｈｗ…位置検出器、１０…スイッチ回路、１３…コントローラ、１３Ａ…回転状態判定手段、１３Ｂ…第１の電圧／温度変換手段、１３Ｃ…第２の電圧／温度変換手段、１３Ｄ，１３Ｄ´…第１の電動機出力制御手段、１３Ｅ，１３Ｅ´…第２の電動機出力制御手段、１３Ｆ…温度上昇抑制制御手段、１３Ｇ，１３Ｇ´…第１のデューティ比補正手段、１３Ｈ，１３Ｈ´…第２のデューティ比補正手段、１３Ｊ…スイッチ制御手段、１３Ｋ…デューティ比演算手段、１３Ｌ…ＰＷＭ制御手段、１５…スロットルセンサ、Ｒtu〜Ｒtw…感温抵抗素子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that controls a drive current of an electric motor with a controller having a CPU, and more particularly to controlling a brushless DC motor for an electric vehicle used as a drive source of an electric vehicle such as an electric scooter or an electric vehicle. The present invention relates to a suitable motor control device.
[0002]
[Prior art]
In general, an electric motor includes a rotor having a magnetic field and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil, and the rotational speed is controlled by controlling a drive current flowing through the armature coil by a controller. To control. In recent years, many controllers using a CPU have been used.
[0003]
As a motor for driving an electric vehicle, a brushless DC motor is often used. As is well known, a brushless DC motor includes a rotor having a magnet field and a stator having a multi-phase armature coil of two or more phases, and the armature coil according to the rotational angle position of the rotor with respect to the stator. The rotor is rotated by switching the excitation phase.
[0004]
A control device for controlling the drive current of this type of motor includes a position detector that detects the rotational angle position of the rotor with respect to the stator, and a DC power source and an armature for switching the phase in which the drive current flows from the DC power source to the armature coil. A switch circuit provided between the coil, a speed adjusting member operated when adjusting the rotational speed of the electric motor, and a displacement amount of the speed adjusting member is detected as a throttle opening and corresponding to the throttle opening. A throttle sensor that outputs a throttle signal having a magnitude, and a controller that controls the switch circuit to switch the phase through which the drive current flows according to the output of the position detector to rotate the rotor.
[0005]
The controller includes a CPU, and by causing the CPU to execute a predetermined program, duty ratio calculation means for calculating the duty ratio of the drive current with respect to the value of the throttle signal, and the drive current by the duty ratio calculation means PWM control means for controlling the switch circuit so as to obtain a PWM waveform current having a calculated duty ratio, and a position change angle of the position detector by a control advance angle calculated with respect to the throttle signal by changing the switching angle of the phase through which the drive current flows. Control advance angle control means is configured to control to shift with respect to a reference switching angle determined by the output.
[0006]
Here, the duty ratio of the drive current indicates the ratio of the on time to the on / off period of the drive current. The time when the drive current flows is ton, the time when the drive current is zero is toff, and the on / off period is T (= (ton + toff), the duty ratio DF is defined as DF = (ton / T) × 100 [%].
[0007]
In an electric vehicle, the speed adjusting member such as an accelerator grip or an accelerator pedal is displaced to adjust the rotational speed of the electric motor. However, in order to improve the driving feeling of the vehicle and perform smooth driving, the speed adjusting member The duty ratio DF of the drive current is not controlled only with respect to the amount of displacement (throttle opening) α, but the rate of change of the duty ratio DF with respect to the speed adjusting member is changed according to the rotational speed N [rpm] of the motor. Thus, the duty ratio DF is controlled with respect to both the throttle opening α and the rotational speed N.
[0008]
When the duty ratio DF is controlled with respect to the throttle opening α and the rotational speed N as described above, a three-dimensional relationship that gives the relationship among the throttle opening α, the rotational speed N, and the duty ratio DF of the drive current is given. The map is stored in the ROM, and using this map, the CPU calculates the duty ratio DF with respect to the rotational speed N and the throttle opening α, and the drive current is intermittently operated with the calculated duty ratio DF. Then, a method of controlling on / off of the switch element of the switch circuit is taken.
[0009]
In a brushless DC motor, the switching angle (electrical angle) for switching the phase of the armature coil through which the drive current flows is shifted by a predetermined angle with respect to the theoretical switching angle determined by the mechanical configuration of the motor. . The phase difference between the switching angle of the phase through which the drive current flows and the theoretical switching angle is called a control advance angle γ, and this control advance angle γ is generally set to the advance side.
[0010]
In a brushless DC motor, the generated torque and the maximum rotation speed change depending on the control advance angle γ. When the control advance angle γ is set so as to increase the torque, the maximum rotation speed is lowered and the control advance angle γ is advanced. As the speed increases, the maximum rotational speed increases, but the generated torque decreases.
[0011]
Normally, when a brushless DC motor is used as a drive source for an electric vehicle, a control advance angle γ that can obtain a sufficiently large torque at a low speed is set as a normal control advance angle γo, and the rotation speed is set. The control advance angle γ is advanced with respect to the normal control advance angle γo as the rotational speed increases in the region where the value exceeds the value, and the control advance angle advances in the region where the rotational speed exceeds the set advance end rotational speed. The angular amount is kept at the maximum value.
[0012]
When performing the control advance angle control as described above, a three-dimensional map that gives the relationship among the displacement amount (throttle opening) α of the speed adjusting member, the rotational speed N, and the control advance angle γ is stored in the ROM. Then, using this map, the control advance angle γ is calculated with respect to the detected value of the throttle opening and the detected value of the rotational speed, and the control advance angle of the motor is made equal to the calculated control advance angle. To control.
[0013]
As described above, when the control advance angle γ is advanced more than the normal control advance angle γo in the region where the rotational speed exceeds the set value, the amount of displacement of the speed adjustment member toward the acceleration side on an uphill or the like When driving with the maximum value (full throttle state), the advance amount of the control advance angle γ is maintained at the maximum value, and the drive current of the motor exceeds the rated value. Become. If such a state continues for a long time, the temperature of the armature coil rises, exceeds the allowable value, and there is a risk that these will be damaged.
[0014]
Therefore, by providing a temperature sensor that detects the temperature of the armature coil, and when an abnormal temperature rise is detected by the temperature sensor, the upper limit value of the duty ratio of the drive current is reduced to limit the drive current. The temperature increase suppression control is performed to limit the output of the electric motor and suppress the temperature increase.
[0015]
However, even if the drive current is limited when the temperature rises, if the control advance angle remains advanced, a large amount of reactive current flows, causing a problem that the rotational speed is greatly reduced and the traveling speed is limited. In practice, it is desirable to minimize the decrease in rotational speed when performing temperature rise suppression control.
[0016]
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-265919, the temperature of the armature coil is detected, and when the abnormal rise in temperature is detected, the control and the duty ratio of the drive current are retarded. It has been proposed to perform control in combination with the control to reduce.
[0017]
If the control advance angle is retarded when an abnormal temperature rise occurs, the drive current decreases, so that the temperature rise of the armature coil can be suppressed. Also, if the method of reducing the drive current by retarding the control advance angle is used, the rotational speed is reduced compared to the method of reducing only the duty ratio of the drive current without retarding the control advance angle. Therefore, it is possible to prevent the feeling of driving from deteriorating during temperature rise suppression control.
[0018]
If the amount of retard of the control advance angle becomes too large, the reactive current becomes excessive, which is not preferable. However, the control for retarding the control advance angle and the control for reducing the duty ratio of the drive current are performed together. Then, since it is not necessary to increase the retard amount of the control advance angle so much, it is possible to prevent the reactive current from becoming excessive.
[0019]
In the above description, the duty ratio of the drive current and the control advance angle are controlled. However, even when the control advance angle is not controlled, the armature coil temperature rises abnormally when the load becomes excessive in the full throttle state. Therefore, it is necessary to perform control to limit the output of the motor so as to detect the temperature of the armature coil and suppress the temperature rise.
[0020]
In addition to brushless DC motors for electric vehicles, in general, in brushless DC motors that drive loads, stepping motors, pulse motors, etc., when an abnormal increase in armature coil temperature is expected during overload, It is necessary to detect the temperature of the armature coil and perform temperature rise suppression control that suppresses the output of the electric motor when the detected temperature exceeds a set value.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional motor control device that performs control to suppress the temperature rise of the armature coil, a temperature-sensitive resistance element as a temperature sensor is provided on any one of the multi-phase armature coils. The temperature of the armature coil is detected from the resistance value of the temperature-sensitive resistance element by being thermally coupled.
[0022]
However, in this way, in an electric motor having a multi-phase armature coil, when only the temperature of any one phase armature coil is detected, the temperature is detected by the armature coil of the other phase where the temperature is not detected. If there is an abnormal increase in temperature, it may not be possible to detect the abnormal increase in temperature, so that the armature coil cannot be properly protected.
[0023]
For example, in a brushless DC motor, when the motor is locked due to an overload, the commutation of the drive current is not performed, so that a larger current flows through the armature coil of a specific phase than the armature coil of another phase. The condition continues and the temperature rises and the coil burns out. When a temperature-sensitive resistance element is coupled to only one phase armature coil, an abnormal increase in the temperature of the armature coil may not be detected depending on the rotor stop position when the motor is locked. The armature coil cannot be properly protected.
[0024]
Even if the motor does not lock, if the rotational speed becomes very low and the time required for the commutation of the drive current becomes long, the time that a large drive current flows through the armature coil of a specific phase becomes longer. There is a risk that the armature coil of a specific phase will be overheated and burned out in a state similar to the locked state. Even in such a case, if only the temperature of the armature coil of one phase is detected, an abnormal increase in the temperature of the armature coil may not be detected. I can't plan.
[0025]
In order to detect the temperature of all phases of the multi-phase armature coil, a temperature-sensitive resistance element is provided for each armature coil of each phase, and from the temperature-sensitive resistance element provided for the armature coil of each phase It is conceivable to individually input the obtained temperature detection signals to the CPU of the controller. However, in such a configuration, among the analog input ports provided in the CPU constituting the controller, an input port for reading the temperature of the armature coil from the same number of ports as the number of phases of the armature coil Therefore, it is necessary to use a CPU with a large number of analog input ports, resulting in a problem of high cost.
[0026]
An object of the present invention is to provide a control device for an electric motor capable of accurately protecting an armature coil even when a state in which only the temperature of an armature coil of a specific phase rises occurs. is there.
[0027]
Another object of the present invention is to enable reading of temperature information of all phases of the armature coil by using only one analog input port of the CPU of the controller, without increasing the cost. An object of the present invention is to provide an electric motor control device capable of accurately protecting a coil.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a motor control device that controls a drive current of a motor including a rotor having a field magnet and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil by a controller having a CPU. Is.
[0029]
In the present invention, n temperature-sensitive resistance elements that are thermally coupled to the n-phase armature coils of the stator and connected in parallel to each other are provided, and a parallel circuit of the n temperature-sensitive resistance elements is provided. A constant DC voltage is applied to both ends, and a voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the n number of temperature sensitive resistance elements is input to one analog input port of the CPU of the controller.
[0030]
Further, the controller is in a rotation state determination means for determining whether or not the electric motor is set in an extremely low rotation state or in a locked state, and in an extremely low rotation state or in a locked state in which the electric motor is set by the rotation state determination means. A first voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal into a temperature when it is determined, and a rotation state determination means when it is determined that the electric motor is not in the extremely low rotation state and the locked state. Second voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal to temperature, and conversion by the first voltage / temperature conversion means when the motor is determined to be in the extremely low rotation state or the locked state by the rotation state determination means When the converted temperature exceeds the first set temperature, the higher the converted temperature is, the lower the output of the motor is controlled. In the state determined not to be in the locked state or the locked state, the output of the motor is lowered as the temperature converted by the second voltage / temperature conversion means exceeds the second set temperature, the higher the temperature converted. And a temperature rise suppression control means for controlling to do so.
[0031]
As described above, n temperature sensitive resistance elements thermally coupled to the n-phase armature coils are connected in parallel, and a constant DC voltage is applied across the parallel circuit of the n temperature sensitive resistance elements. Is applied, the voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of n temperature-sensitive resistance elements becomes a signal including information on the temperatures of the armature coils of all phases.
[0032]
In this case, when the motor is in an extremely low rotation state or locked state and only the temperature of some armature coils abnormally rises, the motor is in steady rotation and the temperature of the armature coils of all phases is the same. Thus, when the temperature is abnormally increased, the value of the voltage signal is different even if the temperature at the time of abnormally rising is the same.
[0033]
Therefore, in order to convert the voltage signal into the temperature, it is necessary to use different conversion tables when the motor is in the extremely low rotation state or the locked state and when the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state.
[0034]
Therefore, in the present invention, the rotation state determination means is provided, and the voltage signal is converted into temperature when the determination means determines that the electric motor is in the set extremely low rotation state or the locked state. And a second voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal to a temperature when it is determined by the rotation state determination means that the electric motor is not in the extremely low rotation state and the locked state. Is provided. In the above configuration, the first set temperature for determining the timing for starting the control for limiting the output of the motor at the time of extremely low rotation or locking of the motor, and the timing for starting the control for limiting the output of the motor during steady rotation of the motor The temperature may be the same as or different from the second set temperature that determines the temperature of the armature coil when the motor is in the extremely low rotation state or the locked state, compared to when the motor is rotating at a steady speed. However, for safety, it is preferable that the first set temperature is lower than the second set temperature.
[0035]
When configured as described above, using a single voltage signal, only the temperature of the armature coil of a specific phase abnormally rises and the temperature of the armature coils of all phases abnormally rises in the same way And the armature coil can be reliably protected from overheating.
[0036]
Further, with the above configuration, temperature information reflecting the temperature of the armature coils of all phases can be obtained by using only one analog input port of the CPU of the controller. A control operation for protecting the armature coil from overheating can be performed without using many expensive CPUs.
[0037]
Further, as described above, if a temperature sensing resistor element thermally coupled to the armature coil of each phase is connected in parallel and a temperature detection signal is obtained from the parallel combined resistance value of the temperature sensing resistor element, The influence of the variation in the resistance value of the temperature resistance element on the control can be reduced.
[0038]
In the above configuration, the voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature-sensitive resistor element is converted into temperature, and it is determined whether or not an abnormal temperature rise occurs by comparing the converted temperature with the set temperature. However, it is also possible to determine whether or not an abnormal temperature rise has occurred by comparing the value of the voltage signal with a predetermined set value without converting it into a temperature.
[0039]
The value of the voltage signal differs depending on whether only the temperature of some armature coils is abnormally rising or when the temperature of armature coils of all phases is abnormally rising. In order to determine whether or not only the temperature of the armature coil of the first phase is abnormally increased, and the setting value used to determine whether or not the temperature of all the armature coils is abnormally increased It must be different from the set value used.
[0040]
In this case, the controller determines that the electric motor is in the extremely low rotation state or the locked state, and determines whether or not the electric motor is in the extremely low rotation state or the locked state. In the determined state, the voltage signal value is compared with the first set value, and the temperature of the armature coils of some phases is an allowable value based on the magnitude relationship between the voltage signal value and the first set value. When the difference between the value of the voltage signal and the first set value is larger when it is determined that the motor exceeds the control value, the output of the motor is controlled to be lower. In a state where it is determined not to be in the locked state, the value of the voltage signal is compared with a second setting value different from the first setting value, and each armature is determined based on the magnitude relationship between the voltage signal value and the second setting value. It is determined that the coil temperature exceeds the allowable value. It is a structure in which a temperature increase suppression control means for controlling so as to decrease the output of the electric motor as the case of a large difference between the value and the second setting value of the voltage signal when the.
[0041]
As described above, when the voltage signal value is compared with the first set value to determine whether or not an abnormal temperature increase has occurred only in the armature coils of some phases, the abnormal temperature increase The relationship between the value of the voltage signal and the first set value when the temperature occurs is different depending on whether the temperature coefficient of the temperature-sensitive resistance element is positive or negative. That is, when the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is positive, the temperature abnormality is detected only in the armature coils of some phases when it is detected that the value of the voltage signal is larger than the first set value. It can be determined that an increase has occurred. In addition, when the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is negative, when it is detected that the value of the voltage signal is smaller than the first set value, the temperature rises only in the armature coils of some phases. Can be determined to occur.
[0042]
The value of the voltage signal and the second set value in the case where it is determined whether or not an abnormal temperature rise has occurred in the armature coils of all phases by comparing the value of the voltage signal with the second set value. Similarly, the magnitude relationship between the two varies depending on whether the temperature coefficient of the temperature-sensitive resistance element is positive or negative.
[0043]
When the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is positive, the second set value needs to be set to a value larger than the first set value, and the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is negative. In this case, it is necessary to set the second set value to a value smaller than the first set value.
[0044]
A control device for controlling a brushless DC motor for a normal electric vehicle includes a position detector that detects a rotational angle position of the rotor with respect to a stator, and a DC power source and an electric motor for switching a phase in which a driving current is passed from the DC power source to the armature coil. A switch circuit provided between the slave coil, a speed adjusting member operated when adjusting the rotational speed of the electric motor, and a displacement amount of the speed adjusting member is detected as a throttle opening to correspond to the throttle opening. A throttle sensor that outputs a throttle signal of the magnitude, and a controller having means for controlling the switch circuit to switch the phase through which the drive current flows in accordance with the output of the position detector to rotate the rotor, By having the controller CPU execute a predetermined program, the duty ratio of the drive current to the throttle signal And the duty ratio computing means for computing, constitute a PWM control means for controlling the switch circuit so that the current of the PWM waveform having the computed duty ratio by the duty ratio calculation unit driving current.
[0045]
When the present invention is applied to the drive device having such a configuration, the controller includes a rotation state determination unit that determines whether or not the motor is in a set extremely low rotation state or a locked state, and a rotation state determination unit. A first voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal into a temperature when it is determined that the motor is in a set extremely low rotation state or locked state; and a pole in which the motor is set by the rotation state determination means A second voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal into a temperature when it is determined that the motor is not in the low rotation state or the locked state, and the rotation state determination unit determines that the motor is in an extremely low rotation state or a locked state. When the temperature converted by the first voltage / temperature conversion means exceeds the first set temperature, the duty ratio of the drive current increases as the converted temperature increases. In the state where the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means is corrected so as to reduce the increasing rate with respect to the throttle opening, and the rotation state determining means determines that the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state. The duty ratio calculation is performed so that the rate of increase in the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening becomes smaller as the temperature converted when the temperature converted by the voltage / temperature conversion means exceeds the second set temperature. The temperature rise suppression control means for correcting the duty ratio calculated by the means can be provided.
[0046]
Also in this case, when an abnormal rise in temperature of the armature coil is detected by comparing the value of the voltage signal with a set value without providing a voltage / temperature conversion means, The temperature rise suppression control means can be configured to limit the output of the electric motor.
[0047]
In this case, the temperature rise suppression control means compares the value of the voltage signal with the first set value when the rotation state determination means determines that the motor is in the extremely low rotation state or the locked state. The difference between the voltage signal value and the first set value is large when it is determined from the magnitude relationship between the value and the first set value that the temperature of the armature coils of some phases exceeds the allowable value. The duty ratio calculated by the duty ratio calculating means is corrected so that the increase rate of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening is reduced as much as the case, and the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state by the rotation state determining means. In the determined state, the value of the voltage signal is compared with a second set value different from the first set value, and the temperature of each armature coil is determined from the magnitude relationship between the voltage signal value and the second set value. Over tolerance When the difference between the voltage signal value and the second set value is larger when it is determined that the drive current duty ratio is determined, the duty ratio is calculated by the duty ratio calculation means so as to reduce the increase rate of the drive current duty ratio with respect to the throttle opening. Correct the duty ratio.
[0048]
In the above configuration, the output of the motor is limited by reducing the increase rate of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening when the temperature of the armature coil exceeds the set value. On the other hand, the control advance angle calculating means for calculating the control advance angle and the switching angle for switching the phase through which the drive current flows are set to the reference switching angle determined by the output of the position detector by the control advance angle calculated by the control advance angle calculating means. In the case where the controller is provided with a control advance angle control means that controls to shift the control advance angle, the control advance angle is set to the retard side when it is detected that the temperature of the armature coil exceeds the set value. Correction may be made to perform temperature rise suppression control.
[0049]
In this case, the temperature rise suppression control means is configured such that the temperature converted by the first voltage / temperature conversion means is the first when the rotation state determination means determines that the motor is in the extremely low rotation state or the locked state. Control advance calculated by the control advance angle calculating means so that the switching angle for switching the phase through which the drive current flows when the set temperature is exceeded is delayed from the switching angle having the control advance angle calculated by the control advance angle calculating means. The angle converted by the second voltage / temperature conversion means exceeds the second set temperature when the angle is corrected and the rotation state determination means determines that the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state. The control advance angle calculating means performs the operation so that the switching angle of the phase through which the drive current flows is sometimes delayed from the switching angle having the control advance angle calculated by the control advance angle calculating means. Configured to correct the control proceeds angles to perform control of limiting the output of the electric motor.
[0050]
Further, in this case, when the rotation state determination means determines that the electric motor is in the extremely low rotation state or the locked state, the voltage signal value is compared with the first set value and the first value is compared with the first value. The control angle calculated by the control advance angle calculation means that controls the switching angle for switching the phase through which the drive current flows when it is determined that the temperature of the armature coils of some phases exceeds the allowable value from the magnitude relationship with the set value A state in which the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means is corrected so as to be retarded from the switching angle having the advance angle, and the motor is determined not to be in the extremely low rotation state or the locked state by the rotation state determination means. Then, the voltage signal value is compared with a second setting value different from the first setting value, and the temperature of each armature coil exceeds the allowable value due to the magnitude relationship between the voltage signal value and the second setting value. When it is determined that The control advance angle calculated by the control advance angle calculation means is corrected so that the switching angle of the phase through which the current flows is delayed from the switching angle having the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means. The temperature rise suppression control means can be configured to perform the limiting control.
[0051]
As described above, when the control advance angle is controlled when the temperature of the armature coil rises, the temperature rise suppression control unit is in a state where the rotation state determination unit determines that the motor is in an extremely low rotation state or a locked state. The duty ratio of the drive current when an abnormal increase in temperature is detected, and when an abnormal increase in temperature is detected while the motor is determined not to be in an extremely low rotation state or locked state by the rotation state determination means It is preferable that the control for correcting the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means is also performed so as to reduce the increase rate of the throttle opening relative to the throttle opening.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a control device that controls a three-phase brushless DC motor for an electric vehicle will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
[0053]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an outer rotor type brushless DC motor including a rotor 2 and a stator 3. The rotor 2 includes a flywheel 201 formed in a substantially cup shape from a ferromagnetic material, and a permanent magnet 202 attached to the inner periphery of the peripheral wall portion of the flywheel 201. The permanent magnet 202 is attached in the radial direction. Magnetized to form a two-pole magnet field 203.
[0054]
The magnet field is not limited to two poles, and can generally be configured to be 2 m poles (m is an integer of 1 or more).
[0055]
In the illustrated example, the normal rotation direction of the rotor 2 is the arrow CCL direction (counterclockwise in FIG. 1).
[0056]
The stator 3 includes a stator core 301 in which three tooth portions Pu to Pw are radially projected from an annular yoke portion, and a three-phase armature coil wound around the tooth portions Pu to Pw of the stator core. The armature coils Lu to Lw are connected in a three-phase star shape. An outer peripheral portion at each tip of the tooth portions Pu to Pw of the stator iron core 301 is a stator magnetic pole 302, and these stator magnetic poles are opposed to the magnet field 203 via a predetermined gap.
[0057]
In the illustrated example, the stator iron core is configured with three poles. However, when the number of phases of the armature coils provided in the stator is 3, generally 3n (n is an integer of 1 or more) teeth on the stator iron core. And a structure in which a three-phase armature coil is wound around the 3n tooth portions.
[0058]
The flywheel 201 includes a boss (not shown) at the center of the bottom wall portion thereof, and the boss is coupled to a drive wheel of the electric vehicle directly or via a speed reducer.
[0059]
In order to detect the rotational angle position of the rotor 2 with respect to the stator 3, three-phase position detectors hu to hw are attached to the stator core 301.
[0060]
Each position detector is disposed at an appropriate position in accordance with the energization angle (electrical angle) of the drive current flowing through the armature coil of each phase. For example, the position at which the no-load induced voltage induced in each of the armature coils Lu to Lw reaches a peak as the rotor 2 rotates (the magnetic flux flowing from the magnet field 203 through the tooth portion around which the armature coil of each phase is wound. When the motor is rotated by performing “180 degree switching control” in which a drive current is passed through the armature coil of each phase of 90 degrees (electrical angle) before and after the position where the zero passes through the zero point), a three-phase armature The rotation angle position of the rotor is detected when the center position of the magnetic pole part at the tip of the tooth parts Pu to Pw around which the coils Lu to Lw are wound coincides with the center position of each magnetic pole of the magnet field of the rotor 2. Thus, a position detector for each phase is attached.
[0061]
As shown in the figure, when the armature coils Lu to Lw are wound around the three tooth portions Pu to Pw and the Hall IC is used as the position detectors hu to hw, the tooth portions Pu, Pv and Pw are used. Position detectors hw, hu and hv are arranged at positions where the electrical angle is advanced by 90 degrees with respect to the center of each of the magnetic poles, and a drive phase (an electric machine for supplying a drive current) determined by the outputs of these position detectors is arranged. The control angle is calculated so that the actual switching angle is advanced or retarded with respect to the reference switching angle.
[0062]
A switch circuit 10 is provided between the armature coils Lu to Lw and the DC power supply 11 and switches the excitation phase of the armature coil. This switch circuit includes upper switch elements 10u to 10w having one end connected in common, and lower switch elements 10x to 10z each having one end connected to the other end of the upper switch element and the other end connected in common. And a common connection point at one end of the upper switch elements 10u to 10w and a common connection point at the other end of the lower switch elements 10x to 10w, respectively, Connected to the negative terminal.
[0063]
As a switch element constituting the switch circuit, any switch element capable of on / off control, such as a MOSFET, a power transistor, and an IGBT, can be used. In the illustrated example, each switch element is a MOSFET.
[0064]
Feedback diodes 12u to 12w and 12x to 12z are connected in parallel to the upper switch elements 10u to 10w and the lower switch elements 10x to 10z, respectively, in order to flow a regenerative current during braking of the electric vehicle. As shown in the figure, when a MOSFET is used as each switch element, a parasitic diode formed between the drain and source of the FET can be used as the feedback diode.
[0065]
The illustrated DC power source 11 includes a battery B and a capacitor C1 connected to both ends of the battery.
[0066]
In order to control the switch circuit 10, a controller 13 having a microcomputer and an input / output interface, and drive signals (switch elements) are supplied to the switch elements 10 u to 10 w and 10 x to 10 z of the switch circuit in accordance with signals given from the controller 13. And a driver circuit 14 for providing Su to Sw and Sx to Sz are provided, and position detection signals Hu to Hw obtained from the position detectors hu to hw are input to the controller 13, respectively. .
[0067]
A throttle sensor 15 detects a displacement amount of a speed adjusting member such as an accelerator grip or an axel petal for adjusting the speed of the electric vehicle as a throttle opening α. The illustrated throttle sensor 15 is composed of a potentiometer in which a movable contact 15a is connected to a speed adjusting member. A DC constant voltage E obtained from a constant voltage DC power supply circuit (not shown) is applied to both ends of the potentiometer constituting the throttle sensor 15, and is proportional to the throttle opening α between the movable contact 15a of the potentiometer and the ground. A throttle signal Vα is obtained. A throttle signal obtained from the throttle sensor 15 is input to the controller 13. The throttle signal is converted into a digital value Vth by an A / D converter provided in the controller 13 and read into the CPU of the microcomputer.
[0068]
In the present invention, in order to detect the temperature of each of the three-phase armature coils Lu to Lw, the temperature-sensitive resistor having a negative temperature coefficient or a positive temperature coefficient for each of the three-phase armature coils. Elements Rtu to Rtw are provided, and these temperature sensitive resistance elements are thermally coupled to the armature coils of the respective phases.
[0069]
The thermal coupling of the temperature sensitive resistance element to the armature coil means that the temperature of the armature coil is directly or indirectly (for example, through an iron core or a coil insulation layer) and transmitted to the temperature sensitive resistance element. It means that the temperature resistance element and the armature coil are directly or indirectly coupled. The temperature sensitive resistance element for detecting the temperature of the armature coil of each phase may be fixed on the armature coil of each phase with an adhesive or the like, and is placed on the armature core in the state of being close to the armature coil. You may make it fix to by adhesion | attachment etc.
[0070]
When a plurality of armature coils of each phase are provided, the temperature-sensitive resistance element of each phase is thermally coupled to any one of the plurality of armature coils of each phase.
[0071]
As shown in FIG. 5, the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw are connected in parallel to each other, and the temperature detector 20 for the armature coil is configured by these temperature sensitive resistance elements.
[0072]
The controller 13 is provided with a voltage application circuit 21 for applying a constant DC voltage to both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw, and the voltage across the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw. (Voltage proportional to the parallel composite value of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw) is input to one analog input port P1 of the CPU 13A of the microcomputer constituting the controller 13 as a temperature detection signal.
[0073]
In the example shown in FIG. 5, the resistor R1 has one end connected to an output terminal on the positive polarity side of a DC constant voltage power supply circuit (not shown) and a capacitor C1 connected between the other end of the resistor R1 and the ground. The voltage across the capacitor C1 is applied across the parallel circuit of the temperature sensitive resistor elements Rtu to Rtw, and the parallel combined resistance of the temperature sensitive resistor elements Rtu to Rtw is applied across the parallel circuit of the temperature sensitive resistor elements Rtu to Rtw. A voltage signal Vt proportional to the value is obtained. This temperature detection signal Vt is input to one analog input port P1 of the CPU 13A through an integrating circuit comprising a resistor R2 and a capacitor C2.
[0074]
In this example, in order to detect the temperature of the switch circuit 10 (the temperature of the switch element), the temperature-sensitive resistance element Rts (see FIG. 1) is thermally coupled to the heat sink to which the constituent elements of the switch circuit 10 are attached. The temperature detector for the switch circuit is constituted by the temperature sensitive resistance element Rts. The controller 13 is provided with a voltage application circuit (not shown) that applies a constant DC voltage to both ends of the temperature-sensitive resistance element Rts, and a temperature detection signal Vts obtained at both ends of the temperature-sensitive resistance element Rts. Are input to an analog input port (not shown) provided in the CPU 13A of the controller 13.
[0075]
For example, the controller 13 calculates the rotation speed N of the electric motor by measuring the generation intervals of rectangular wave-shaped position detection signals generated by the position detectors hu to hw, and calculates the rotation speed N and the value of the throttle signal ( Based on the throttle opening information obtained from the digital value (Vth), the duty ratio DF of the drive current supplied to the armature coil of the brushless DC motor 1 and the control advance angle (actual switching of the phase of the armature coil through which the drive current flows) And a phase difference (γ) between a reference switching angle determined by the arrangement of the position detectors and γ. The calculation of the duty ratio DF and the control advance angle γ is a three-dimensional map for duty ratio calculation that gives the relationship between the rotational speed N, the throttle opening, and the duty ratio DF, and the rotational speed N, the throttle opening, and the control advance angle. This is performed by an interpolation method using a control advance angle calculation three-dimensional map that gives a relationship with γ (all maps are stored in the ROM).
[0076]
Of the programs executed by the microcomputer constituting the controller 13, a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the electric motor is realized by the process of calculating the rotational speed. Further, the duty ratio calculation means for calculating the duty ratio of the drive current with respect to the value of the throttle signal and the rotational speed is constituted by the process of calculating the duty ratio using the duty ratio calculation map, and the control advance angle calculation is performed. The control lead angle calculating means is configured by the process of calculating the control lead angle with respect to the throttle signal using the work map.
[0077]
The controller 13 also determines the phase through which the drive current flows based on the output signals of the position detectors hu to hw, and has the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means in the armature coil of the determined phase. A predetermined switching element of the switch circuit 10 is configured to flow a driving current having an intermittent PWM waveform with a duty ratio calculated by the duty ratio calculating means to an armature coil of a predetermined phase while switching a phase through which the driving current flows at a switching angle. A command signal for giving a drive signal to the driver circuit 14 is given. The driver circuit 14 gives a drive signal to a predetermined switch element in response to the command signal.
[0078]
2A to 2I show a position detection signal waveform when the brushless DC motor shown in FIG. 1 is driven by switching control at 180 degrees, and ON / OFF operation waveforms of each switch element of the switch circuit 10. FIG. FIGS. 2A to 2C show examples of position detection signals Hu to Hw generated by the position detectors hu to hw, respectively. FIGS. 2D to 2F are armature coils through which a driving current flows. The on / off operation of the switch elements 10u to 10w in the upper stage of the switch circuit 10 is shown when the angle at which the phases are switched is the reference switching angle. 2 (G) to 2 (I) show the on / off operation of the lower switch elements 10x to 10z of the switch circuit 10, respectively.
[0079]
The controller 13 performs a logical operation on the position detection signal shown in FIGS. 2A to 2C to determine a section in which each switch element of the switch circuit 10 is turned on and a section in which the switch element is turned off. Then, a drive signal is given to the switch element during the period in which each switch element is turned on. In order to perform PWM control of the drive current, in the example shown in the figure, the drive signal applied to the lower switch elements 10x to 10z has a waveform that is intermittent with the duty ratio calculated by the duty ratio calculation means, and the lower switch element is set to a predetermined duty. The ratio is turned on and off.
[0080]
In the example shown in FIG. 2, in the program executed by the CPU of the controller, the drive current is converted into the throttle signal by the process of intermittently driving the drive signal applied to the switch elements 10x to 10z with the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means. A PWM control means for controlling the switch circuit 10 is configured so as to obtain a PWM waveform current having a duty ratio calculated for the current.
[0081]
In the brushless DC motor, the magnitude of the drive current changes depending on the control advance angle γ, and the maximum generated torque and the maximum rotation speed change. In general, the magnitude of the control advance angle is set according to the use of the electric motor, the required torque characteristics, or the required maximum rotational speed. In the case of a brushless DC motor that drives an electric vehicle, when the motor speed is below the set value, the control lead angle γ is fixed to the normal control lead angle γo and the motor start speed is set. The control advance angle γ is advanced from the normal control advance angle γo as the rotational speed increases in the range exceeding the rotational speed, and the control advance is performed in the range where the rotational speed of the motor is equal to or higher than the set advance end rotational speed. In many cases, the control advance angle γ is controlled so that the amount of advance of the angle is fixed to a set maximum value.
[0082]
When controlling the control advance angle γ, the switching angle for switching the phase through which the drive current flows is shifted with respect to the reference switching angle determined by the output of the position detector by the control advance angle calculated for the throttle signal. The controller 13 is provided with a control advance angle control means for performing
[0083]
The control advance angle control means includes a control advance angle calculated by the control advance angle calculation means and a reference switching angle determined by the output of the position detector in a series of processes executed by the CPU of the controller 13. From this, it is comprised by the process of determining the timing which switches the phase which flows a drive current.
[0084]
How to set the normal control advance angle γo is arbitrary, but in general, in order to increase the torque at the start of the electric vehicle, the control advance angle at which the maximum torque is obtained is set to the normal control advance angle γo. And
[0085]
When performing control to advance the control advance angle γ beyond the normal control advance angle γo in the region where the rotational speed N exceeds the set value, the amount of displacement of the speed adjustment member to the acceleration side is maximized on an uphill or the like. When driving in the state (full throttle state), the advance amount of the control advance angle γ is maintained at the maximum value, and the drive current of the motor exceeds the rated value. If such a state continues for a long time, the temperature of the armature coil rises, exceeds the allowable value, and may burn out.
[0086]
In particular, when the rotational speed of the motor becomes very low or when the motor is locked due to overload, a state in which a larger driving current flows through the armature coil of a specific phase than the armature coil of another phase Is continued for a considerably long time, so that the temperature of the armature coil of a specific phase rises as compared with the temperature of the armature coil of another phase.
[0087]
For example, when the 180 ° switching control as shown in FIG. 2 is performed in the brushless DC motor shown in FIG. 1, the current flowing from the power source to the coils of each phase is shunted to the other two-phase coils to supply power. Therefore, when the motor is in a locked state, a current that is twice the drive current flowing through the other two-phase armature coils continues to flow through one armature coil. The temperature of the one-phase armature coil is rapidly increased. Even when the motor does not lock, when the rotational speed becomes very low, a current twice as large as the drive current flowing through the other two-phase armature coils flows through the one-phase armature coil. Since the state continues for a long time, there occurs a state in which only the temperature of the armature coil of a specific phase abnormally rises. When the temperature of the armature coil rises abnormally, it is necessary to immediately reduce the output of the motor in order to prevent the burnout.
[0088]
As described above, in order to properly protect the motor when there is a possibility that only the temperature of the armature coil of a specific phase may rise abnormally, it is not necessary to detect only the temperature of the armature coil of one phase. Instead, it is necessary to detect the temperature of the armature coils of all phases.
[0089]
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, the temperature-sensitive resistance elements Rtu to Rtw are thermally coupled to the three-phase armature coils Lu to Lw, respectively, and these temperature-sensitive resistance elements are parallel to each other. A constant DC voltage is applied across the parallel circuit of these temperature sensitive resistance elements. The presence or absence of an abnormal increase in the temperature of the armature coil is detected from the magnitude relationship between the voltage signal Vt obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw and the set value set for the armature coil. Then, when an abnormal increase in temperature is detected, control to reduce the output of the motor is performed to suppress an increase in the temperature of the armature coil.
[0090]
As described above, the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw that are thermally coupled to the three-phase armature coils are connected in parallel, and a constant DC voltage is applied to both ends of the parallel circuit of these temperature sensitive resistance elements. Then, the voltage signal Vt obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw includes information on the temperatures of the armature coils of all phases. Therefore, by converting the value of the voltage signal Vt into the temperature t, information on the temperature of the three-phase armature coil can be obtained.
[0091]
In order to convert the value of the voltage signal Vt into a temperature, for example, a table that gives the relationship between the value of the voltage signal Vt and the temperature t is experimentally obtained in advance as a voltage / temperature conversion table and stored in the ROM. If the voltage signal Vt sampled at a constant sampling period and the temperature read from the table with respect to the voltage signal value are interpolated, the temperature corresponding to each voltage signal is calculated. Good.
[0092]
As described above, a constant voltage is applied to both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw for detecting the temperatures of the three-phase armature coils Lu to Lw, respectively. When the voltage signal Vt is obtained from both ends, when the temperature of the armature coil of each phase exceeds the allowable range with the motor rotating at a rotation speed exceeding the set rotation speed, the parallel circuit of the temperature sensitive resistance element The voltage Vt1 obtained at both ends of the resistor and the voltage obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw when the motor is locked and only the temperature of the armature coil of a specific phase exceeds the allowable range. It takes a value different from Vt2.
[0093]
Therefore, when the voltage signal is converted into temperature, it is necessary to use different voltage / temperature conversion tables when the motor is in the extremely low rotation state or the locked state and when the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state. .
[0094]
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 7, an extremely low rotation state in which the motor is set (close to the locked state, and a low rotation speed at which only the temperature of the armature coil of a specific phase is likely to rise abnormally easily occurs. ) Or rotational state determination means 13A for determining whether or not the motor is in a locked state. When the determination means determines that the motor is in an extremely low rotation state or a locked state, Using the first voltage / temperature conversion table, the value of the voltage signal Vt1 at both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw is converted into the temperature t1.
[0095]
When the rotation state determination means determines that the electric motor is not in the extremely low rotation state or the locked state, the temperature-sensitive resistance elements Rtu to Rtw are arranged in parallel using the second voltage / temperature conversion table for steady operation. The value of the voltage signal Vt2 at both ends of the circuit is converted to a temperature t2.
[0096]
The first voltage / temperature conversion means 13B shown in FIG. 7 is constructed by the process of converting the voltage signal Vt1 into the temperature t1 using the first voltage / temperature conversion table, and the second voltage / temperature conversion table is used. Thus, the second voltage / temperature conversion means 13C is constituted by the process of converting the voltage signal Vt2 into the temperature t2.
[0097]
When the rotation state determination means 13A determines that the motor is in the extremely low rotation state or the locked state, the temperature t1 converted by the first voltage / temperature conversion means 13B is the first set temperature t1s. The motor is not in the extremely low rotation state or the locked state by the first motor output control means 13D for performing the control to lower the output of the motor as the temperature converted when the temperature is exceeded and the rotation state determination means 13A. If the temperature t2 converted by the second voltage / temperature conversion means 13C exceeds the second set temperature t2s, the higher the converted temperature, the lower the output of the motor. The second motor output control means 13E that performs the above operation constitutes a temperature rise suppression control means 13F.
[0098]
As described above, the first set temperature t1s and the second set temperature t2s may be equal to or different from each other. However, when the motor is in the extremely low rotation state or the locked state, In comparison, the armature coil temperature rises abnormally in a short period of time and is likely to burn out. For safety, control to limit the output of the motor when the motor is extremely low or locked (temperature rise suppression control) It is preferable to set the first set temperature t1s that determines the timing for starting the control) to be lower than the second set temperature t2s that determines the timing to start the control for limiting the output of the motor during steady rotation of the motor.
[0099]
An extremely low rotation state that requires temperature rise suppression control is detected by determining whether the rotation speed of the motor is lower than the set value when the throttle opening is greater than or equal to the set opening. can do. The locked state of the electric motor that requires the temperature rise suppression control can be determined by checking whether or not the rotational speed of the electric motor is zero when the throttle opening is equal to or greater than the set value. Therefore, the program executed by the CPU of the controller 13 determines whether or not the throttle opening is greater than or equal to the set value, and the rotational speed of the motor when the throttle opening is greater than or equal to the set value. 7A can be configured by providing a process for determining whether or not the rotation is lower than that.
[0100]
In the above configuration, the voltage signal Vt obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw is converted into temperature, and the converted temperature is compared with the set temperature, thereby causing an abnormal temperature rise in the armature coil. Whether or not an abnormal temperature rise has occurred is determined by comparing the value of the voltage signal Vt with a predetermined set value without converting the value of the voltage signal Vt into a temperature. You can also
[0101]
The value of the voltage signal Vt is different between when the temperature of only some armature coils is abnormally increased and when the temperature of the armature coils of all phases is abnormally increased. To determine whether only the temperature of the armature coil of the part phase is abnormally increased and whether the temperature of all the armature coils is abnormally increased as well It must be different from the set value used for.
[0102]
In this case, as shown in FIG. 8, the controller uses a rotation state determination unit 13A that determines whether or not the motor 1 is in a set extremely low rotation state or a locked state, and the rotation state determination unit 13A. In the state determined to be in the low rotation state or the locked state, the value of the voltage signal Vt1 is compared with the first set value Vt1s and partly based on the magnitude relationship between the value of the voltage signal and the first set value. When it is determined that the temperature of the armature coil of the first phase exceeds the allowable value, the output of the motor is controlled to decrease as the difference between the value of the voltage signal Vt1 and the first set value Vt1s increases. In a state where the first motor output control means 13D ′ and the rotation state determination means 13A determine that the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state, the voltage signal Vt2 is different from the first set value. Set value Vt2s In comparison, when it is determined from the magnitude relationship between the voltage signal value and the second set value that the temperature of each armature coil exceeds the allowable value, the value of the voltage signal Vt2 and the second set value Vt2s The temperature rise suppression control means 13F is configured by the second motor output control means 13E ′ that controls to lower the output of the motor as the difference between the two increases.
[0103]
As described above, when the value of the voltage signal Vt1 is compared with the first set value Vt1s to determine whether or not an abnormal temperature increase occurs only in some of the armature coils, the temperature abnormality The relationship between the value of the voltage signal when the rise occurs and the first set value differs depending on whether the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw is positive or negative. That is, when the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is positive, the temperature abnormality is detected only in the armature coils of some phases when it is detected that the value of the voltage signal is larger than the first set value. It can be determined that an increase has occurred. In addition, when the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is negative, when it is detected that the value of the voltage signal is smaller than the first set value, the temperature rises only in the armature coils of some phases. Can be determined to occur.
[0104]
The value of the voltage signal Vt2 is compared with the second set value Vt2s, and the value of the voltage signal Vt2 used to determine whether or not an abnormal temperature rise has occurred in all phases of the armature coils. Similarly, the magnitude relationship between the set values differs depending on whether the temperature coefficient of the temperature-sensitive resistance element is positive or negative.
[0105]
When the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is positive, the second set value needs to be set to a value larger than the first set value, and the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is negative. In this case, it is necessary to set the second set value to a value smaller than the first set value.
[0106]
In order to reduce the output of the motor when the temperature of the armature coil rises abnormally, for example, the duty ratio is corrected by multiplying the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means by a correction coefficient K (<100%). Thus, the drive current flowing through the armature coil may be reduced.
[0107]
In this case, the controller 13 causes the CPU to execute a predetermined program, and as shown in FIG. 9, the rotation state determination means 13A for determining whether or not the electric motor is in the set extremely low rotation state or the locked state. A first voltage / temperature conversion means 13B for converting the voltage signal into the temperature t1 when the rotation state determination means 13A determines that the motor is in the extremely low rotation state or the locked state set, and the rotation state determination. Second voltage / temperature conversion means 13C for converting the voltage signal to temperature t2 when it is determined by means 13A that the motor is not in the set extremely low rotation state or locked state, and rotation state determination means 13A Is determined to be in the extremely low rotation state or the locked state, the temperature t1 converted by the first voltage / temperature conversion means 13B is the first. The first duty for correcting the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means so that the rate of increase in the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening becomes smaller as the temperature converted when the set temperature t1s is exceeded. The temperature t2 converted by the second voltage / temperature conversion means 13C is the second setting when the ratio correction means 13G and the rotation state determination means 13A determine that the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state. The second duty ratio for correcting the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means so that the rate of increase of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening becomes smaller as the temperature converted when the temperature exceeds t2s. The correction means 13H is realized. In this case, the temperature increase suppression control means 13F is constituted by the first duty ratio correction means 13G and the second duty ratio correction means 13H.
[0108]
In FIG. 9, 13J is a switch control means for controlling the switch circuit 10 so as to switch the phase through which the drive current flows in accordance with the outputs of the position detectors hu to hw to rotate the rotor of the electric motor, and 13K is a throttle sensor 15 Duty ratio calculating means for calculating the duty ratio of the drive current with respect to the throttle signal output from the control circuit, 13L is a switch circuit so that the drive current is intermittently PWM current with the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means 13K. PWM control means for controlling 10.
[0109]
In order to correct the duty ratio of the drive current as described above, for example, a correction coefficient K (<100%) having a relationship as shown in FIG. The duty ratio calculated by the duty ratio calculation means 13H may be multiplied.
[0110]
The horizontal axis in FIG. 3 indicates the temperature t obtained by converting the voltage signal Vt, and the vertical axis indicates the correction coefficient K. In this example, when the electric motor is in the set extremely low rotation state or locked state, the converted temperature t becomes equal to or higher than the first set value ts1 (120 ° C. in the illustrated example) as shown by the curve a. The correction coefficient K is decreased as the temperature t rises, and when the motor is not in the set extremely low rotation state or locked state (during steady running), it is converted as shown by the curve b. When the temperature t is equal to or higher than a second set value ts2 (160 degrees in the illustrated example) higher than the first set value, the correction coefficient K is decreased as the temperature t increases. Yes.
[0111]
In the present embodiment, as a correction coefficient calculation map that gives the relationship between the temperature t and the correction coefficient K, a lock state temperature correction map (FIG. 3) used when an extremely low rotation state or a lock state of the electric motor is detected. Map for calculating the correction coefficient according to the curve a) and the temperature correction map for steady running used when the extremely low rotation state or the locked state is not detected (the correction coefficient is calculated according to the curve b in FIG. 3). 2 types of maps) and a map obtained by correcting the temperature obtained from the temperature detection signal by using one of these maps according to the result of determination by the rotation state determination means. The coefficient K is calculated.
[0112]
FIG. 4 shows an algorithm of a correction coefficient calculation subroutine executed to calculate the correction coefficient K when the temperature detected by the temperature detection signal exceeds the set value in the temperature rise suppression control according to the present invention. This subroutine is executed when the temperature detected by the temperature detection signal exceeds the first set value ts1 in a state in which the motor is determined to be in the set extremely low rotation state or the locked state, and It is executed when the temperature detected by the temperature detection signal exceeds the second set value ts2 in a state where it is determined that the motor is not in the set extremely low rotation state or the locked state.
[0113]
When the algorithm shown in FIG. 4 is followed, it is first determined in step 1 whether or not the motor is in an extremely low rotation state or a locked state. As a result, when it is determined that the engine is in the extremely low rotation state or the locked state, the process proceeds to step 2 to search a lock state temperature correction map stored in the ROM, and in step 3, using this map, the correction coefficient K (A correction coefficient given by the curve a in FIG. 3) is calculated and stored in the RAM.
[0114]
If it is determined in step 2 that the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state, a steady travel temperature correction map is retrieved in step 4, and the correction coefficient K (see FIG. 3) is retrieved using this map in step 3. The correction coefficient given by the curve b) is calculated and stored in the RAM.
[0115]
When the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means is corrected using the correction coefficient calculated as described above, the relationship between the throttle opening α during steady running and the duty ratio of PWM control is shown in FIG. As shown in FIG. A broken line a in FIG. 6 indicates the duty ratio calculated with respect to the throttle opening α when the temperature detected by the temperature detection signal is lower than the set value ts2. While changing from the angle α1 close to the closed state to the angle α2 close to the fully open state, it increases linearly with respect to the throttle opening α.
[0116]
Also, the broken lines b to d in FIG. 6 represent the correction factors calculated when the temperatures detected by the temperature detection signal are t1, t2 and t3 (ts2 <t1 <t2 <t3), respectively, to the duty ratio of FIG. The corrected duty ratio obtained by multiplication is shown. The higher the detected temperature is, the smaller the increase ratio of the duty ratio with respect to the increase per unit of the throttle opening.
[0117]
Further, in the present embodiment, when it is detected by the temperature sensitive resistance element Rts provided for the switch circuit 10 that the temperature of the switch circuit is equal to or higher than a set value set for the switch circuit, the duty cycle Control is performed to correct the duty ratio of the drive current to a value smaller than the calculated value by multiplying the duty ratio calculated by the ratio calculating means by a correction coefficient.
[0118]
That is, in the present embodiment, the temperature detected by the armature coil temperature detector composed of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw is the set temperature set for the armature coil (at extremely low speed and when locked). When the temperature detected by the switch circuit temperature detector exceeds the set temperature set for the switch circuit, the duty ratio is calculated. Temperature rise suppression that corrects the duty ratio calculated by the duty ratio calculation means according to the detected temperature so that the increase rate of the duty ratio calculated by the means with respect to the throttle opening becomes smaller as the detected temperature is higher Control is performed.
[0119]
In the present invention, when an abnormal increase in the temperature of the armature coil is detected, the drive current of the motor is not reduced to zero, and there is no problem in suppressing the abnormal increase in the temperature of the armature coil. The driving current in the range is kept flowing. With this configuration, it is possible to prevent the motor from suddenly stopping or reversing when the temperature rise suppression control is activated.
[0120]
In particular, in the case of an electric vehicle, the temperature of the armature coil is likely to rise when traveling uphill with a full throttle. However, if the motor drive current is suddenly reduced to zero, the drive torque is lost. It is dangerous because the vehicle may run backward. As in the present invention, when the temperature rise suppression control is performed, if the drive current is continuously supplied to the motor, the temperature increase suppression control works on a slope and the drive wheel is continuously given torque even when the vehicle is stopped. Therefore, it is possible to prevent the vehicle from traveling backward.
[0121]
In the above configuration, the voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature-sensitive resistor element is converted into temperature, and it is determined whether or not an abnormal temperature rise occurs by comparing the converted temperature with the set temperature. However, it may be determined whether or not an abnormal temperature rise has occurred by comparing the value of the voltage signal with a predetermined set value without converting the value of the voltage signal into a temperature.
[0122]
When the temperature rise suppression control is performed without converting the value of the voltage signal Vt obtained from both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw into the temperature, as shown in FIG. 13F, the value of the voltage signal Vt1 obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature-sensitive resistance element is determined in the state where the rotation state determination means 13A determines that the motor is in the extremely low rotation state or the locked state. Compared with the set value Vt1s of 1, the duty ratio of the drive current when it is determined that the temperature of the armature coils of some phases exceeds the allowable range from the magnitude relationship between the voltage signal and the first set value. The ratio of the ratio to the throttle opening is calculated by the duty ratio calculating means so that the larger the difference between the value of the voltage signal Vt1 and the first set value Vt1s (the greater the temperature rise), the smaller the ratio. Duty ratio In the state where the first duty ratio correction unit 13G ′ to be corrected and the rotation state determination unit 13A determine that the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state, the voltage signal Vt2 is set to the first set value. When it is determined that the temperature of the armature coil of each phase exceeds the allowable range based on the magnitude relationship between the voltage signal and the second set value compared to the second set value Vt2s different from ts1, the drive current A second duty ratio for correcting the duty ratio calculated by the duty ratio calculation means so that the rate of increase of the duty ratio with respect to the throttle opening becomes smaller as the difference between the voltage signal value and the second set value increases. The ratio correction means 13H ′ is provided. In this case, the first duty ratio correction means 13G ′ and the second duty ratio correction means 13H ′ constitute a temperature rise suppression control means 13F.
[0123]
As described above, both ends of the parallel circuit of the temperature-sensitive resistor element when the temperature of the armature coils of all phases similarly exceed the allowable range while the motor is rotating at a rotational speed exceeding the set rotational speed. And the voltage Vt2 obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature-sensitive resistance elements Rtu to Rtw when the motor is locked and only the temperature of the armature coil of a specific phase exceeds the allowable range. Takes different values. For example, when the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw have a negative temperature coefficient, Vt1 <Vt2. Therefore, as described above, the value of the voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance elements Rtu to Rtw is compared with the set value to determine whether or not the temperature of the armature coil is abnormally increased. Therefore, it is necessary to set different values for determining whether or not there is an abnormal increase in temperature depending on whether or not the motor is in the locked state.
[0124]
The set value also differs depending on whether the temperature coefficient of the temperature sensitive resistance element is positive or negative. When the temperature sensitive resistance element has a positive temperature coefficient, the temperature rise exceeds the allowable range in some armature coils when the voltage signal value is smaller than the first set value Vt1s. Can be determined to occur.
[0125]
When the temperature sensitive resistance element has a negative temperature coefficient, the armature coil is set when the voltage signal value is smaller than the second set value Vt2s which is smaller than the first set value Vt1s. It can be determined that a temperature rise exceeding the allowable range occurs in Lu to Lw.
[0126]
In the above example, when the temperature detected by the temperature detection signal obtained from the armature coil temperature detector is equal to or higher than the set value set for the armature coil, it is calculated by the duty ratio calculating means. The duty ratio of the drive current is reduced by correcting the duty ratio to a small value to reduce the output of the motor. However, when an abnormal temperature rise is detected, the control advance angle is retarded. Thus, the output of the electric motor may be reduced.
[0127]
That is, the temperature obtained by converting the voltage signal obtained from both ends of the parallel circuit of the temperature-sensitive resistance element in the state where the electric motor is determined to be in the extremely low rotation state or the locked state is the first setting. Control calculated by the control advance angle calculation means so that the switching angle for switching the phase through which the drive current flows when the temperature exceeds is delayed from the switching angle having the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means In a state where the lead angle is corrected and the motor is determined not to be in the set extremely low rotation state or locked state, the converted temperature exceeds the second set temperature higher than the first set temperature. The control advance angle calculated by the control advance angle calculation means is corrected so that the switching angle of the phase through which the drive current flows is sometimes delayed from the switching angle having the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means. So as to limit the output of the electric motor may be configured to the temperature rise suppression control means.
[0128]
The same applies when detecting the presence or absence of an abnormal increase in the temperature of the armature coil by comparing the voltage signal obtained from both ends of the parallel circuit of the temperature sensitive resistance element with the first set value or the second set value. In addition, it is possible to take a method of reducing the output of the motor by retarding the control advance angle when the temperature rises abnormally.
[0129]
As described above, when performing control to correct the control advance angle to the retard side when the temperature rises, the temperature rise suppression control means is determined by the rotation state determination means that the electric motor is in the extremely low rotation state or the locked state. When the temperature obtained by converting the voltage signal in a state of exceeding the first set temperature, the increase rate of the drive current duty ratio with respect to the throttle opening is reduced as the converted temperature is higher. As described above, the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means is corrected according to the detected temperature, and converted in a state where the rotation state determining means determines that the motor is not in the extremely low rotation state or the locked state. When the temperature is equal to or higher than the second set value higher than the first set value, the temperature at which the increase rate of the drive current duty ratio with respect to the throttle opening is detected is high. As Gohodo smaller, preferably configured to perform together control for correcting in accordance with the temperature is converted the computed duty ratio by the duty ratio calculation unit.
[0130]
In the above example, the PWM waveform drive current is obtained by turning on and off the lower switch element of the switch circuit. However, the PWM waveform drive current is obtained by turning on and off the upper switch element of the switch circuit. Alternatively, a drive current having a PWM waveform may be obtained by turning on and off both of the upper and lower switch elements.
[0131]
In the above example, the Hall ICs constituting the position detectors hw, hu, and hv are 90 ° in electrical angle with respect to the centers of the tooth portions Pu, Pv, and Pw around which the U-phase or W-phase armature coils are wound. Although it has been arranged at the advanced position, the position detector only needs to detect the rotational angle position of the rotor with respect to the stator, and the arrangement position is not limited to the above example.
[0132]
In the above example, 180 ° switching control is performed. However, the driving method of the brushless DC motor is not limited to the above example, and for example, the brushless DC motor can be passed through the tooth portion around which the armature coil of each phase is wound. The present invention is also applied to the case where the motor is rotated by performing “120 degree switching control” in which a driving current is passed through the armature coil of each phase of 60 degrees (electrical angle) before and after the position where the magnetic flux passes through the zero point. Can do.
[0133]
When the 120 ° switching control is performed in the three-phase brushless DC motor, the drive current flowing from the power source to the armature coil of each phase returns to the power source through the other one-phase armature coil. In this case, when the motor is in a locked state, the drive current flows through the specific two-phase armature coil and the drive current does not flow through the other one-phase armature coil. Only the temperature of the armature coil rises. Therefore, in this case as well, if the temperature of the specific one-phase armature coil is detected, the temperature rise suppression control cannot be performed accurately. In order to perform the temperature rise suppression control accurately, it is necessary to detect all the temperatures of the three-phase armature coils Lu to Lw.
[0134]
In the above example, the Hall IC is used as the position detector. However, a position detector such as a photo encoder may be used instead of the Hall IC.
[0135]
The electric vehicle to which the present invention is applied may have a structure in which the output of the electric motor is directly transmitted to the drive wheels of the vehicle, or the output of the electric motor may be transmitted to the drive wheels through a reduction gear.
[0136]
In the above example, the rotor field is constituted by permanent magnets, but the present invention can also be applied to the case where the rotor field is constituted by windings.
[0137]
In the above example, a three-phase brushless motor is taken as an example, but the present invention can be applied when the number of phases n of the armature coil is two or more.
[0138]
Also, not only brushless DC motors, but also other motors with n-phase armature coils on the stator side, such as stepping motors and pulse motors, drive current to armature coils of a specific phase during extremely low rotation or locking When a state where the current continues to flow occurs, an abnormal temperature rise occurs in the armature coil. Therefore, in other motors in which a field is provided in the rotor and an n-phase armature coil is provided on the stator side, when temperature rise suppression control is performed, the armature coils of all phases are used as in the present invention. It is useful to connect the temperature sensitive resistance elements in parallel and connect the temperature sensitive resistance elements corresponding to the number of phases in parallel.
[0139]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by applying a constant DC voltage to both ends of the parallel circuit of the temperature-sensitive resistance element, each of which is thermally coupled to the n-phase armature coil, A rotation state determination unit that obtains a voltage signal including temperature information of the n-phase armature coil at both ends of the parallel circuit and determines whether or not the motor is in a set extremely low rotation state or a locked state, When it is determined by the rotation state determination means that the motor is in an extremely low rotation state or a locked state, the output of the motor is reduced when the temperature obtained by converting the voltage signal exceeds the first set temperature. When the rotation state determination means determines that the electric motor is not in the extremely low rotation state or the locked state, the converted temperature exceeds a second set temperature higher than the first set temperature. Since the control to reduce the output of the motor is performed, the output of the motor is reduced when an abnormal temperature rise of the armature coil occurs at the time of extremely low rotation, locking, and steady rotation of the motor. The armature coil can be properly protected.
[0140]
Further, according to the present invention, the temperature information reflecting the temperature of the armature coils of all phases can be read only by using one analog input port of the CPU of the controller, so that the number of analog input ports is large. The armature coil can be reliably protected from overheating without using an expensive CPU.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
2 is a waveform diagram showing a waveform of a position detection signal and an on / off operation waveform of each switch element of a switch circuit in the brushless DC motor of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a relationship between a correction coefficient and a temperature used when correcting a duty ratio of a drive current in the drive device according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine executed when calculating a correction factor for the duty ratio of the drive current in the drive device according to the present invention.
FIG. 5 shows a temperature-sensitive resistance element provided for each of the three-phase armature coils in the driving apparatus according to the present invention, and an input circuit for inputting a signal obtained from the temperature-sensitive resistance element to the CPU of the controller. It is the circuit diagram shown.
FIG. 6 is a line showing an example of the duty ratio versus throttle opening characteristic using temperature as a parameter when control is performed to reduce the duty ratio of the drive current when the temperature of the armature coil rises in the drive device according to the present invention. FIG.
FIG. 7 is a functional block diagram showing function realization means provided in a controller in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a functional block diagram showing function realization means provided in a controller in another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a functional block diagram showing function realization means provided in a controller in still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a functional block diagram showing function realization means provided in a controller in still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Brushless DC motor, 2 ... Rotor, 3 ... Stator, Lu-Lw ... Armature coil, hu-hw ... Position detector, 10 ... Switch circuit, 13 ... Controller, 13A ... Rotation state determination means, 13B ... 1st Voltage / temperature conversion means, 13C ... second voltage / temperature conversion means, 13D, 13D '... first motor output control means, 13E, 13E' ... second motor output control means, 13F ... temperature rise suppression control Means 13G, 13G '... first duty ratio correction means, 13H, 13H' ... second duty ratio correction means, 13J ... switch control means, 13K ... duty ratio calculation means, 13L ... PWM control means, 15 ... throttle Sensor, Rtu to Rtw ... temperature sensitive resistance element.

Claims

In a motor control device for controlling a drive current of an electric motor including a rotor having a field magnet and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil by a controller having a CPU,
There are provided n temperature-sensitive resistance elements that are thermally coupled to the n-phase armature coils of the stator and connected in parallel to each other, and fixed at both ends of the parallel circuit of the n temperature-sensitive resistance elements. DC voltage is applied,
A voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the n number of temperature sensitive resistance elements is input to one analog input port of the CPU of the controller,
The controller includes: a rotation state determination unit that determines whether or not the electric motor is set in an extremely low rotation state or a locked state; and an extremely low rotation state or a lock state in which the electric motor is set by the rotation state determination unit. A first voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal to a temperature when it is determined that the motor is in the state, and the rotation state determination means determines that the motor is not in the extremely low rotation state and the locked state. Second voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal into temperature when the motor is being operated, and the rotation state determination means when the motor is determined to be in an extremely low rotation state or a locked state. When the temperature converted by the voltage / temperature conversion means of 1 exceeds the first set temperature, the higher the converted temperature is, the lower the output of the motor is controlled. When the rotation state determination means determines that the electric motor is not in the extremely low rotation state or the locked state, the temperature converted by the second voltage / temperature conversion means exceeds the second set temperature. A temperature rise suppression control means for controlling the output of the motor to be lower as the temperature converted to is higher,
An electric motor control device.

In a motor control device for controlling a drive current of an electric motor including a rotor having a field magnet and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil by a controller having a CPU,
There are provided n temperature-sensitive resistance elements that are thermally coupled to the n-phase armature coils of the stator and connected in parallel to each other, and fixed at both ends of the parallel circuit of the n temperature-sensitive resistance elements. DC voltage is applied,
A voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the n number of temperature sensitive resistance elements is input to one analog input port of the CPU of the controller,
The controller includes: a rotation state determination unit that determines whether or not the motor is in a set extremely low rotation state or a locked state; and the rotation state determination unit determines that the motor is in a very low rotation state or a locked state. In the determined state, the value of the voltage signal is compared with the first set value, and the temperature of the armature coils of some phases is an allowable value based on the magnitude relationship between the value of the voltage signal and the first set value. When the difference between the value of the voltage signal and the first set value is larger when it is determined that the value exceeds the first set value, the output of the motor is controlled to be lower. In a state where it is determined that the engine is not in a low rotation state or a locked state, the value of the voltage signal is compared with a second setting value different from the first setting value, and the voltage signal value and the second setting value are compared. From the size relationship of each armature Temperature rise suppression control means for controlling the output of the motor to be lower when the difference between the voltage signal value and the second set value is larger when it is determined that the temperature of the battery exceeds the allowable value. And having
An electric motor control device.

A position detector for detecting a rotational angle position of the rotor of the brushless DC motor for driving an electric vehicle, comprising a rotor having a magnet field and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil. A switching circuit provided between the DC power supply and the armature coil for switching a phase in which a drive current flows from the DC power supply to the armature coil, and a speed operated when adjusting the rotation speed of the motor An adjusting member; a throttle sensor for detecting a displacement amount of the speed adjusting member as a throttle opening and outputting a throttle signal having a magnitude corresponding to the throttle opening; and an output of the position detector for rotating the rotor. And a controller having means for controlling the switch circuit to switch the phase through which the drive current flows according to Comprises a CPU, duty ratio calculating means for calculating a duty ratio of the drive current with respect to the throttle signal, and a PWM waveform current having a duty ratio calculated by the duty ratio calculating means. In the motor control device having PWM control means for controlling the switch circuit to
There are provided n temperature-sensitive resistance elements that are thermally coupled to the n-phase armature coils of the stator and connected in parallel to each other, and fixed at both ends of the parallel circuit of the n temperature-sensitive resistance elements. DC voltage is applied,
A voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the n number of temperature sensitive resistance elements is input to one analog input port of the CPU,
The controller includes: a rotation state determination unit that determines whether or not the electric motor is set in an extremely low rotation state or a locked state; and an extremely low rotation state or a lock state in which the electric motor is set by the rotation state determination unit. A first voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal to a temperature when it is determined that the motor is in the state, and the rotation state determination means determines that the motor is not in the extremely low rotation state and the locked state. Second voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal into temperature when the motor is being operated, and the rotation state determination means when the motor is determined to be in an extremely low rotation state or a locked state. When the temperature converted by the voltage / temperature conversion means of 1 exceeds the first set temperature, the slot having the duty ratio of the drive current increases as the converted temperature increases. In a state where the duty ratio calculated by the duty ratio calculating means is corrected so as to reduce the increase rate with respect to the opening, and the motor is determined not to be in the extremely low rotation state or the locked state by the rotation state determination means. The higher the temperature converted when the temperature converted by the second voltage / temperature conversion means exceeds the second set temperature, the smaller the increase rate of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening. And a temperature rise suppression control means for correcting the duty ratio calculated by the duty ratio calculation means.
An electric motor control device.

A position detector for detecting a rotational angle position of the rotor of the brushless DC motor for driving an electric vehicle, comprising a rotor having a magnet field and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil. A switching circuit provided between the DC power supply and the armature coil for switching a phase in which a drive current flows from the DC power supply to the armature coil, and a speed operated when adjusting the rotation speed of the motor An adjusting member; a throttle sensor for detecting a displacement amount of the speed adjusting member as a throttle opening and outputting a throttle signal having a magnitude corresponding to the throttle opening; and an output of the position detector for rotating the rotor. And a controller having means for controlling the switch circuit to switch the phase through which the drive current flows according to Comprises a CPU, duty ratio calculating means for calculating a duty ratio of the drive current with respect to the throttle signal, and a PWM waveform current having a duty ratio calculated by the duty ratio calculating means. In the motor control device having PWM control means for controlling the switch circuit to
There are provided n temperature-sensitive resistance elements that are thermally coupled to the n-phase armature coils of the stator and connected in parallel to each other, and fixed at both ends of the parallel circuit of the n temperature-sensitive resistance elements. DC voltage is applied,
A voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the n number of temperature sensitive resistance elements is input to one analog input port of the CPU,
The controller includes: a rotation state determination unit that determines whether or not the motor is in a set extremely low rotation state or a locked state; and the rotation state determination unit determines that the motor is in a very low rotation state or a locked state. In the determined state, the value of the voltage signal is compared with the first set value, and the temperature of the armature coils of some phases is an allowable value based on the magnitude relationship between the value of the voltage signal and the first set value. When the difference between the value of the voltage signal and the first set value is larger when it is determined that the value exceeds the value, the duty ratio calculation is performed so that the rate of increase of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening decreases. The duty ratio calculated by the means is corrected, and the value of the voltage signal is set to the value when the rotation state determination means determines that the motor is not in an extremely low rotation state or a locked state. When it is determined that the temperature of each armature coil exceeds the allowable value based on the magnitude relationship between the value of the voltage signal and the second set value compared to a second set value different from the set value of 1. The duty ratio calculated by the duty ratio calculation means is corrected so that the increase rate of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening decreases as the difference between the voltage signal value and the second set value increases. Temperature rise suppression control means,
An electric motor control device.

A position detector for detecting a rotational angle position of the rotor of the brushless DC motor for driving an electric vehicle, comprising a rotor having a magnet field and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil. A switching circuit provided between the DC power supply and the armature coil for switching a phase in which a drive current flows from the DC power supply to the armature coil, and a speed operated when adjusting the rotation speed of the motor An adjusting member; a throttle sensor for detecting a displacement amount of the speed adjusting member as a throttle opening and outputting a throttle signal having a magnitude corresponding to the throttle opening; and an output of the position detector for rotating the rotor. And a controller having means for controlling the switch circuit to switch the phase through which the drive current flows according to The duty ratio calculating means for calculating the duty ratio of the drive current with respect to the throttle signal, and the switch so that the drive current is a PWM waveform current having a duty ratio calculated by the duty ratio calculating means. PWM control means for controlling the circuit, control advance angle calculation means for calculating the control advance angle with respect to the throttle signal, and control calculated by the control advance angle calculation means for switching angle for switching the phase through which the drive current flows In the control device for an electric motor having control advance angle control means for controlling so that only the advance angle is shifted with respect to the reference switching angle determined by the output of the position detector,
There are provided n temperature-sensitive resistance elements that are thermally coupled to the n-phase armature coils of the stator and connected in parallel to each other, and fixed at both ends of the parallel circuit of the n temperature-sensitive resistance elements. DC voltage is applied,
A voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the n number of temperature sensitive resistance elements is input to one analog input port of the CPU,
The controller includes: a rotation state determination unit that determines whether or not the electric motor is set in an extremely low rotation state or a locked state; and an extremely low rotation state or a lock state in which the electric motor is set by the rotation state determination unit. A first voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal to a temperature when it is determined that the motor is in the state, and the rotation state determination means determines that the motor is not in the extremely low rotation state and the locked state. Second voltage / temperature conversion means for converting the voltage signal into temperature when the motor is being operated, and the rotation state determination means when the motor is determined to be in an extremely low rotation state or a locked state. The control lead angle calculation is performed for the switching angle for switching the phase through which the drive current flows when the temperature converted by the voltage / temperature conversion means of 1 exceeds the first set temperature. The control advance angle calculated by the control advance angle calculating means is corrected so as to be retarded from the switching angle having the control advance angle calculated by the stage, and the motor is in an extremely low rotation state or locked by the rotation state determining means. In a state where it is determined that the state is not in a state, the switching angle of the phase through which the drive current flows when the temperature converted by the second voltage / temperature conversion unit exceeds the second set temperature is calculated as the control advance angle calculation. Temperature rise suppression control means for limiting the output of the motor by correcting the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means so as to be retarded from the switching angle having the control advance angle calculated by the means. That
An electric motor control device.

The temperature rise suppression control means is configured such that the temperature converted by the first voltage / temperature conversion means is the first when the motor is determined to be in an extremely low rotation state or a locked state by the rotation state determination means. The duty ratio calculated by the duty ratio calculating means is corrected so that the rate of increase of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening decreases as the temperature converted when the set temperature is exceeded, In a state where it is determined that the electric motor is not in an extremely low rotation state or a locked state by the rotation state determination unit, the conversion is performed when the temperature converted by the second voltage / temperature conversion unit exceeds the second set temperature. The duty ratio calculating means reduces the rate of increase of the duty ratio of the drive current with respect to the throttle opening as the measured temperature increases. That is configured to further perform correction to control for limiting the output of the electric motor more computed duty ratio,
The motor control device according to claim 5.

A position detector for detecting a rotational angle position of the rotor of the brushless DC motor for driving an electric vehicle, comprising a rotor having a magnet field and a stator having an n-phase (n is an integer of 2 or more) armature coil. A switching circuit provided between the DC power supply and the armature coil for switching a phase in which a drive current flows from the DC power supply to the armature coil, and a speed operated when adjusting the rotation speed of the motor An adjusting member; a throttle sensor for detecting a displacement amount of the speed adjusting member as a throttle opening and outputting a throttle signal having a magnitude corresponding to the throttle opening; and an output of the position detector for rotating the rotor. And a controller having means for controlling the switch circuit to switch the phase through which the drive current flows according to The duty ratio calculating means for calculating the duty ratio of the drive current with respect to the throttle signal, and the switch so that the drive current is a PWM waveform current having a duty ratio calculated by the duty ratio calculating means. PWM control means for controlling the circuit, control advance angle calculation means for calculating the control advance angle with respect to the throttle signal, and control calculated by the control advance angle calculation means for switching angle for switching the phase through which the drive current flows In the control device for an electric motor having control advance angle control means for controlling so that only the advance angle is shifted with respect to the reference switching angle determined by the output of the position detector,
There are provided n temperature-sensitive resistance elements that are thermally coupled to the n-phase armature coils of the stator and connected in parallel to each other, and fixed at both ends of the parallel circuit of the n temperature-sensitive resistance elements. DC voltage is applied,
A voltage signal obtained at both ends of the parallel circuit of the n number of temperature sensitive resistance elements is input to one analog input port of the CPU,
The controller includes: a rotation state determination unit that determines whether or not the motor is in a set extremely low rotation state or a locked state; and the rotation state determination unit determines that the motor is in a very low rotation state or a locked state. In the determined state, the value of the voltage signal is compared with the first set value, and the temperature of the armature coils of some phases is an allowable value based on the magnitude relationship between the value of the voltage signal and the first set value. The control advance angle calculation is performed so that the switching angle for switching the phase through which the drive current flows when it is determined to exceed the control angle is delayed from the switching angle having the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means. The control lead angle calculated by the means is corrected, and the value of the voltage signal is set to the first value when the rotation state determination means determines that the motor is not in an extremely low rotation state or a locked state. When the temperature of each armature coil is determined to exceed the allowable value based on the magnitude relationship between the voltage signal value and the second set value compared to a second set value different from the set value, the driving The electric motor is corrected by correcting the control advance angle calculated by the control advance angle calculating means so that the switching angle of the phase through which the current flows is retarded from the switching angle having the control advance angle calculated by the control advance angle calculating means. Temperature rise suppression control means for limiting the output of
An electric motor control device.

The temperature rise suppression control means compares the value of the voltage signal with a first set value when the rotation state determination means determines that the electric motor is in an extremely low rotation state or a locked state. When it is determined from the magnitude relationship between the signal value and the first set value that the temperature of the armature coils of some phases exceeds the allowable value, the value of the voltage signal and the first set value The duty ratio calculated by the duty ratio calculation means is corrected so that the increase rate of the drive current duty ratio with respect to the throttle opening becomes smaller as the difference is larger, and the motor is rotated at an extremely low speed by the rotation state determination means. In a state where it is determined that the state is not in the locked state or the locked state, the value of the voltage signal is compared with a second set value different from the first set value, and the magnitude of the voltage signal value and the second set value is compared. Relationship When the temperature of each armature coil is determined to exceed the allowable value, the greater the difference between the voltage signal value and the second set value, the greater the drive current duty ratio with respect to the throttle opening. 8. The motor control device according to claim 7, further comprising a control for correcting the duty ratio calculated by the duty ratio calculation means so as to reduce the ratio.