JP4179067B2 - モータ電流推定装置及びモータ温度推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にインバータにてＰＷＭ駆動されるモータのモータ電流推定装置及びモータ温度推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モータに流れるモータ電流を直接検出するのではなく、各種検出信号に基づいて前記モータ電流を演算して推定するモータ電流推定装置が提案されている。
【０００３】
以下、従来のモータ電流推定装置の構成及びモータ電流推定について説明する。図６は、モータＭをＰＷＭ駆動するためのモータ駆動制御装置１２０の電気ブロック図を示している。
【０００４】
モータ駆動制御装置１２０は、モータ電流推定装置を兼用し、マイクロコンピュータ（以下、単にマイコンという）１２１、モータ駆動回路１２２を備えている。マイコン１２１は、図示しない読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）を備えている。そして、マイコン１２１は、各種の検出信号を入力し、それらの検出信号に基づいて制御値を演算し、さらに、この制御値に基づいてＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路１２２に出力し、同モータ駆動回路１２２を介してモータＭを駆動制御する。モータ駆動回路１２２は、ゲート駆動回路１２３、及びインバータ１２４を備えている。
【０００５】
インバータ１２４は、上段、下段のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚを備えており、各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに、モータＭの図示しないＵ相，Ｖ相，Ｗ相の界磁巻線がそれぞれ接続されている。スイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗのドレイン側は、直流電源であるバッテリに対してシャント抵抗Ｒｓを介して接続されている。又、スイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚの各ゲートは、ゲート駆動回路１２３に接続されている。
【０００６】
マイコン１２１からの制御信号に基づいてゲート駆動回路１２３は、各ゲートに所定の電圧供給が行われ、その制御信号に対応するスイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚがオン状態となるように構成されている。
【０００７】
マイコン１２１には、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出して、電源電流を検出する電源電流検出回路１２５が接続されており、電源電流検出回路１２５から電源電流の検出信号を入力する。
【０００８】
すなわち、電源電流検出回路１２５は、モータＭに供給する電源電流を検出し、モータ駆動制御装置１２０のマイコン１２１にその検出値を入力する。電源電流検出回路１２５は、図示しない電圧増幅部と、サンプルホールド部とから構成されている。電圧増幅部は、シャント抵抗Ｒｓの両端子間電圧の差分を所定ゲインで増幅してサンプルホールド部に出力するようにされている。同サンプルホールド部は、そのピーク値（検出信号）をマイコン１２１に出力する。
【０００９】
中間点Ｔｕは抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の直列回路を介して接地されている。中間点Ｔｖは抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の直列回路を介して接地されている。中間点Ｔｗは抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の直列回路を介して接地されている。そして、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点、抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点はそれぞれマイコン１２１に接続されている。
【００１０】
マイコン１２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。マイコン１２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号のそれぞれに基づいて、中間点ＴｕのＵ相モータ端子電圧、中間点ＴｖのＶ相モータ端子電圧及び中間点ＴｗのＷ相モータ端子電圧を算出する。又、マイコン１２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出する。
【００１１】
上記の回路構成において、モータ駆動制御装置１２０のマイコン１２１は、入力して得た前記各種の検出信号に基づいて、モータＭに流れたモータ電流を下記演算式で推定する。
【００１２】
Ｉs＝（Ａ×Ｂ）／Ｃ
なお、Ａは電源電流、Ｂは、各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧、Ｃは各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧、Ｉsはモータ推定電流値である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の演算式で求められた計算上のモータ推定電流と、実際のモータ電流とは、一致せず、従来は、実使用上におけるモータ電流に対して全般に亘って精度がよくない問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、推定したモータ電流（モータ推定電流）の精度を向上したモータ電流推定装置及び前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流に基づいて精度良くモータ温度の推定を行うことができるモータ温度推定装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング素子、及び各スイッチング素子の端子間にフライホイールダイオードを備えたインバータにてモータをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置におけるモータ電流推定装置において、前記フライホイールダイオードに関するダイオード順方向電圧の設定値を記憶する記憶手段と、前記モータに供給される電源電流の検出信号、前記モータの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び前記設定値に基づいて、前記モータに流れるモータ電流の大きさを下記推定式にて演算する演算手段とを備えたことを特徴とするモータ電流推定装置を要旨とするものである。
【００１６】
（推定式）
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂはモータ端子電圧、Ｃはモータ線間電圧、ＶＤはダイオード順方向電圧の設定値、Ｉは推定するモータ電流値である。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、前記記憶手段に予め記憶される設定値は、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流が供給された場合に、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさにされていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１において、前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、前記記憶手段は、前記設定値として、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第１設定値と、前記所定の大きさの範囲の中間値より高電流に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第２設定値と、を記憶し、前記演算手段は、選択信号の入力に基づいて、第１設定値又は第２設定値のいずれか一方の設定値を採用してモータ電流値を前記推定式にて演算することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のモータ電流推定装置を備え、前記モータ電流が流れる回路の周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流値と前記雰囲気温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段とを備えたことを特徴とするモータ温度推定装置を要旨とするものである。
【００２０】
なお、本明細書において、モータ温度とは、単にモータ（電動モータ）そのものの温度のみを指すものではなく、モータ電流に起因して発熱する部分の温度を含む趣旨である。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ温度推定手段は、モータ温度推定のために実行される演算周期毎に、前記モータ電流推定装置にて推定したモータ電流値の２乗積算を行い、同モータ電流値の２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項４に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ温度推定手段は、モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数を設定し、前記モータ電流値の２乗積算値を、前記演算周期補正係数を乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出手段と、前記基板の基板温度とモータの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段とを備え、前記雰囲気温度検出手段は、前記雰囲気温度マップを参照して前記基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明のモータ電流推定装置を兼用したモータ制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２５】
図１は、モータ制御装置の概略を示している。なお、従来例と、同一の構成については、従来例に付した数字の符号のうち、下位２桁の符号を付し、アルファベットの符号については、同一の符号を付す。
【００２６】
図１は、モータＭをＰＷＭ駆動するためのモータ駆動制御装置２０の電気ブロック図を示している。なお、本実施形態のモータＭは三相同期式永久磁石モータで構成したブラシレスモータにて構成されている。
【００２７】
モータ駆動制御装置２０は、モータ電流推定装置を兼用し、マイコン２１、モータ駆動回路２２を備えている。マイコン２１は、演算手段に相当する。
マイコン２１は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ２１ａ）及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ２１ｂ）を備えている。このＲＯＭ２１ａには、マイコン２１による各種演算処理を行わせるための制御プログラム(後述するモータ電流推定・温度推定プログラムを含む)が格納されている。ＲＡＭ２１ｂは、マイコン２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００２８】
そして、マイコン２１は、各種の検出信号を入力し、それらの検出信号に基づいて制御値を演算し、さらに、この制御値に基づいてＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路２２に出力し、モータ駆動回路２２を介してモータＭを駆動制御する。すなわち、マイコン２１は、モータＭをＰＷＭ駆動する。モータ駆動回路２２は、ゲート駆動回路２３、及びインバータ２４を備えている。インバータ２４は、上段、下段のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚを備えており、各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに、モータＭの図示しないＵ相，Ｖ相，Ｗ相の界磁巻線がそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、モータＭの周辺にはインバータ２４等を搭載した基板（図示しない）が配置されている。
【００２９】
スイッチング素子のドレイン側は、直流電源であるバッテリに対してシャント抵抗Ｒｓを介して接続されている。そして、これらスイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚの各ゲートは、ゲート駆動回路２３に接続されている。各スイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚのソース・ドレインの両端子間には、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。なお、各スイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚ及び各フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６のそれぞれの特性値は互いに同じとされている。
【００３０】
ゲート駆動回路２３はマイコン２１からの制御信号に基づいて、各ゲートに所定の電圧供給を行い、その制御信号に対応するスイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚをオン状態となるように構成されている。
【００３１】
マイコン２１には、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出して、電源電流を検出する電源電流検出回路２５が接続されており、電源電流検出回路２５から電源電流の検出信号を入力する。すなわち、電源電流検出回路２５は、モータＭに供給する電源電流を検出し、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１にその検出値を入力する。電源電流検出回路２５は、図示しない電圧増幅部と、サンプルホールド部とから構成されている。電圧増幅部は、シャント抵抗Ｒｓの両端子間電圧の差分を所定ゲインで増幅してサンプルホールド部に出力するようにされている。同サンプルホールド部は、そのピーク値（検出信号）をマイコン２１に出力する。
【００３２】
抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点、抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点はそれぞれマイコン２１に接続されている。
マイコン２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。マイコン２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号のそれぞれに基づいて、中間点ＴｕのＵ相モータ端子電圧、中間点ＴｖのＶ相モータ端子電圧及び中間点ＴｗのＷ相モータ端子電圧を算出する。
【００３３】
前記抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号は、それぞれモータＭの端子電圧の検出信号に相当する。又、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出する。
【００３４】
上記の回路構成において、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１は、入力して得た前記各種の検出信号に基づいて、モータＭに流れたモータ電流の大きさを下記推定式で推定する。
【００３５】
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂは各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧、Ｃは各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧、ＶＤは設定値、Ｉはモータ推定電流値、デューティ比はＰＷＭ駆動時のデューティ比である。
【００３６】
設定値ＶＤはフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧に関するものであり、予めＲＯＭ２１ａに記憶されている。ＲＯＭ２１ａは記憶手段に相当する。
【００３７】
本実施形態では、設定値ＶＤは、下記のように設定されている。
図２は、横軸がモータＭに流れるモータ電流の値を示し、縦軸は前記モータ電流が流れたときに、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずる順方向電圧を表している。同図において、Ｉ１は本実施形態のモータ駆動制御装置２０がよく使うモータ電流値の下限値、Ｉ２は同じく上限値としたとき、Ｖ１及びＶ２はそのときのフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧を示している。
【００３８】
本実施形態では、下限値Ｉ１、上限値Ｉ２の中間値を（Ｉ１＋Ｉ２）／２としたとき、中間値のモータ電流が流れたときに生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧を設定値ＶＤとしている。なお、上記推定式は、下記の関係式から導き出される。
【００３９】
Ａ×Ｂ＝Ｉ×（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
ここで、（１−デューティ比）×ＶＤは、ＰＷＭ駆動されているときにおいて、オフ時（ＰＷＭチョッパＯＦＦ時）の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分である。
【００４０】
又、マイコン２１は、基板温度検出センサ３０が接続されている。基板温度検出センサ３０は、インバータ２４等を搭載した前記基板の温度（以下、基板温度という）を検出し、基板温度信号としてマイコン２１に入力する。
【００４１】
（本実施形態の作用）
さて、上記のように構成されたモータ駆動制御装置２０の作用を説明する。
マイコン２１はモータＭの制御に必要な検出信号を入力し、その検出信号に基づいて、制御値を演算し、ＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路２２に出力し、モータ駆動回路２２を介してモータＭを駆動制御する。なお、モータＭの制御に必要な検出信号は、モータ駆動制御装置２０が制御対象とするモータＭが適用される技術分野により異なる。ここでは、本発明の要部ではないため、詳細な説明を省略する。
【００４２】
なお、モータ駆動制御装置２０が、例えば、電動パワーステアリング駆動制御装置であれば、検出信号は車速信号やステアリングホイールに働くトルクを検出した信号である。そして、マイコン２１は、その時々のＰＷＭ演算により得たインバータ２４をＰＷＭ駆動するときのデューティ比を、ＲＡＭ２１ｂに格納して更新しているものとする。
【００４３】
図３は、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１が実行するモータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャートであり、定期周期毎に割込実行する。本実施形態では、メインルーチンを６ｍsec毎に実行する。なお、マイコン２１は、電源電流検出回路２５からの電源電流の検出信号や、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。
【００４４】
このメインルーチンが実行されると、ステップ（以下、ステップをＳという）５０では、回数カウンタのカウント値Ｄを１つインクリメントし、Ｓ６０では、回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達したか否かを判定する。本実施形態では、判定回数Ｄｓは４としている。回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達していない場合には、このメインルーチンを一旦終了する。Ｓ６０で、回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達している場合、Ｓ７０で、後述するモータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンの処理を行い、Ｓ８０で、回数カウンタを０にリセットする。
【００４５】
図４は、モータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャートである。Ｓ７１０では、電源電流の検出信号や、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を読み込む。このとき、合わせて、設定値ＶＤをＲＯＭ２１ａから、及びＰＷＭ駆動時のデューティ比をＲＡＭ２１ｂから読み込む。
【００４６】
そして、Ｓ７２０において、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧Ｂを選定する。又、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出するとともに、各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧Ｃを選定する。
【００４７】
そして、マイコン２１は前記推定式に基づいて、モータ電流を推定演算する。なお、以下の説明では、推定する（又は推定した）モータ電流を説明の便宜上、モータ推定電流という。
【００４８】
マイコン２１は、Ｓ７３０では下記（１）式にてモータ電流２乗積算値演算を行い、Ｓ７４０では下記（２）式にて２乗積算の減算値演算を行う。
Ｆ（今回値）＝Ｉの２乗値 ＋Ｆ（前回値）−Ｇ（前回値） ……（１）
Ｇ（今回値）＝Ｆ（今回値）／Ｎ ……（２）
なお、式中、Ｆは電流２乗積算値［ＡＡ］、Ｉはモータ推定電流値、Ｇは２乗積算の減算値［ＡＡ］である。なお、Ｇの初期値は、０としており、最初にこのＳ３０を実行する場合には、Ｇ（前回値）を０にセットするとともに、Ｆ（前回値）も予め設定された初期値（本実施形態では０）をセットして演算する。［ＡＡ］はディメンションである。Ｎは「なまし回数」であり、定数である。
【００４９】
Ｓ７５０では、下記（３）式にて温度推定演算を行う。
Ｔ＝Ｇ（今回値）／Ｋ ＋ Ｔａ ……（３）
Ｔは推定温度、Ｋは電流−温度変換係数であり、Ｔａは雰囲気温度である。前回値とは、前回の制御周期の値のことである。
【００５０】
なお、Ｓ７５０において、マイコン２１は、（３）式を演算する前、基板温度検出センサ３０が検出した基板温度信号（基板温度）に基づき、雰囲気温度マップを参照して、雰囲気温度Ｔａを推定（検出）する。なお、雰囲気温度マップは、予め実測、試験等により、基板温度と、その基板に近接して設けられたモータＭの雰囲気温度とを測定して作成されたものであり、ＲＯＭ２１ａに格納されている。雰囲気温度マップは、基板温度が高い場合、雰囲気温度も高く設定され、基板温度が低い場合には、低く設定されている。なお、雰囲気温度とは、モータＭ周囲の温度のことである。
【００５１】
本実施形態では、特に、図１に示す点線で囲まれた配線の部分のモータＭ周囲の温度が推定できるように前記雰囲気温度マップが設定されている。点線で囲まれた配線の部分は、モータＭの各相の界磁巻線と各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗを接続しているフラットケーブルの部分である。同フラットケーブルはモータＭに近接して配置されている。そして、本実施形態では、モータ温度はモータＭに近接配置されたフラットケーブルの温度を知るため、特に、フラットケーブルが過熱しているか否かを判定するために利用される。
【００５２】
このように、本実施形態では、マイコン２１は、モータ温度（推定温度）を上記（１）〜（３）式にて推定演算する。そして、（１）〜（３）式は、前述した所定演算周期（本実施形態では２４ｍsec）毎に算出される。すなわち、本実施形態では、他の優先的に割り込み実行される割り込みルーチン処理がない場合、（１）〜（３）式は２４ｍsec毎に演算されることになる。
【００５３】
さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
（１） 本実施形態では、複数のスイッチング素子２４ｕ等、及び同スイッチング素子２４ｕ等の端子間にフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６を備えたインバータ２４にてモータＭをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置２０におけるモータ電流推定装置に構成した。そして、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に関するダイオード順方向電圧の設定値ＶＤを記憶するＲＯＭ２１ａ（記憶手段）を備えた。又、モータＭに供給される電源電流の検出信号、モータＭの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び設定値ＶＤに基づいて、モータＭに流れるモータ電流の大きさ（モータ電流値）を前記推定式にて演算するマイコン２１（演算手段）とを備える。
【００５４】
この結果、推定式には、（１−デューティ比）×ＶＤという、ＰＷＭ駆動されているときにおいて、オフ時（ＰＷＭチョッパＯＦＦ時）の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分が加味されている。
【００５５】
このため、モータ推定電流は、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６のダイオード順方向電圧の降下分を加味して、演算されているため、ダイオード順方向電圧を加味していない、従来の演算式よりもモータ推定電流の推定精度を向上することができる。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、実際にモータＭに流れるモータ電流のＩ１〜Ｉ２の範囲（所定の大きさの範囲）内において、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤを記憶するようにしている。
【００５７】
このため、設定値ＶＤに対応するモータ電流が実際に流れたときには、ＰＷＭチョッパＯＦＦ時の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分は、実際にモータ電流が流れたときに生じた電圧降下分に相当する。
【００５８】
従って、このときに演算されたモータ電流（モータ推定電流）は、より精度の高いものとなる。
（２） 本実施形態では、モータＭは、Ｉ１〜Ｉ２（所定の大きさの範囲）のモータ電流が供給される。そして、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤは、Ｉ１〜Ｉ２範囲の中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２に相当するモータ電流が供給された場合に、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさにした。
【００５９】
この結果、本実施形態では、この中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２を中心にしてモータ電流値（モータ推定電流値）の精度を向上することができる。
（３） 本実施形態では、さらに、基板温度検出センサ３０が検出した基板温度、及びモータ電流値（モータ推定電流値）に基づいて、モータ温度を推定するようにした。この結果、モータ温度の推定も精度良く行うことができる。
【００６０】
モータ駆動制御装置２０は、モータ温度推定装置に相当し、マイコン２１は、この場合、モータ推定電流及び基板温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段に相当する。又、基板温度検出センサ３０は基板温度検出手段に相当する。又、ＲＯＭ２１ａは、前記基板の基板温度とモータＭの雰囲気温度をマップ化した雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段に相当する。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５（ａ）、図５（ｂ）を参照して説明する。
なお、第２実施形態のハード構成は第１実施形態のハード構成と同一であるため、ハード構成については、同一符号を付して、その説明を省略し、異なるところを中心に説明する。第２実施形態では、モータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンの一部が異なっている。
【００６２】
図５（ａ）は、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１が実行するモータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャートである。なお、第２実施形態においても、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理がない場合、本プログラムのメインルーチンは所定演算周期として６ｍsec毎に実行されるように設定されている。又、本実施形態では、マイコン２１は図５（ａ）の処理開始時から処理終了時までの演算周期をカウントする演算周期カウント部を備えている。
【００６３】
このフローチャートに入ると、Ｓ１０では、演算周期補正係数ＲＦを算出する。演算周期補正係数ＲＦは、下記の式で算出する。本実施形態では、演算周期補正係数ＲＦは所定演算周期に対する実演算周期比である。
【００６４】
ＲＦ＝今回の演算周期／所定演算周期 ……（４）
「今回の演算周期」とは、マイコン２１の演算周期カウント部がカウントした最新の１演算周期であり、実演算周期に相当する。「今回の演算周期」の初期値は、所定演算周期としているため、最初にこのプログラムが開始されたときは、演算周期補正係数ＲＦは「１」である。Ｓ５０〜Ｓ８０は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。又、モータ電流推定・温度推定プログラムのルーチンにおいて、Ｓ７２０の次にＳ７２５及びＳ７３０Ａの処理を行ってＳ７４０の処理を行うところが第１実施形態と異なっている。
【００６５】
すなわち、Ｓ７２５では、演算周期補正係数ＲＦの読込みを行い、Ｓ７３０Ａでは、モータ電流２乗積算値演算を下記（５）式にて行う。
Ｆ（今回値）＝Ｉの２乗値×ＲＦ＋Ｆ（前回値）−Ｇ（前回値） …（５）
Ｓ７４０，Ｓ７５０は第１実施形態と同様である。
【００６６】
第２実施形態と第１実施形態の温度推定の相違について以下に説明する。
第１実施形態では、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理があった場合、演算周期が増加するため、それにともなって、モータ温度推定の誤差が増加する。
【００６７】
例えば、所定演算周期を６ｍsecとし、実演算周期が９ｍsecとなった場合を想定する。このような状態が３６sec継続した場合、所定演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ１は、
Ｑ１＝３６０００／６＝６０００（回）
となる。一方、実演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ２は、
Ｑ２＝３６０００／９＝４０００（回）
となる。従って、実演算周期が所定演算周期よりも増加した場合、積算回数が少なくなるため、推定されたモータ温度推定は、割り込みルーチンがない場合よりも温度推定に誤差が出る。
【００６８】
それに対して、第２実施形態では、上記のように想定した場合、実演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ３は、演算周期補正係数ＲＦにより、
Ｑ３＝（３６０００／９）×（演算周期補正係数ＲＦ（＝９／６））
＝４０００×９／６
＝６０００（回）
となる。
【００６９】
従って、実演算周期が所定演算周期よりも増加して積算回数が少なくなっても、補正により、積算回数が所定演算周期で行われた場合と同等に行われたことになり、推定されたモータ温度推定は、割り込みルーチンがない場合と同一又は略同じ値を得ることができる。
【００７０】
又、上記のように想定した場合、第１実施形態では、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理がない場合、２４ｍsec毎に、モータ温度推定が行われるが、実演算周期が９ｍsecとなった場合には、３６ｍsec毎にモータ温度推定が行われることになる。このため、温度推定のタイミングが遅れることになる。
【００７１】
さて、第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の作用効果の他、以下のような特徴がある。
（１） 第２実施形態では、マイコン２１（モータ温度推定手段）は、モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数ＲＦを設定するようにした。そして、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値を、演算周期補正係数ＲＦを乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、雰囲気温度Ｔａを含む演算式（（５）式）に基づいて、モータ温度を推定するようにした。
【００７２】
従って、優先度の高い割り込みルーチン処理が行われると、モータ温度推定のための演算周期が増加し、所定時間内でのモータ電流値の２乗積算の積算回数が減少する。しかし、このような場合においても、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値が補正されるため、モータ温度推定の精度が向上する。
【００７３】
又、本実施形態のモータ駆動制御装置を車両に採用した場合、車種に応じた使い方がされる。すなわち、モータ温度推定を行う場合、車種に応じて、優先的に実行される割り込みルーチン処理（ソフトウエア処理）が増える場合があり、それに伴って、温度推定誤差も増加する。このため、温度推定のためのモータ温度推定プログラム（ソフトウエア）を、車種に応じて対応させる必要がある。この場合、前記ソフトウエアを車種に応じて変更する毎に、温度推定評価を行い、場合によっては、温度推定や演算のために使用される定数等を変更する必要がある。定数等を変更すれば、適合確認評価を行う必要があり、大幅に工数がかかる問題がある。しかし、第２実施形態によれば、割り込みルーチン処理が増加して、実演算周期が増加する場合にも、演算周期補正係数を乗じて温度推定を行うため、演算周期に起因した推定誤差が補正され、定数変更等も必要ではなくなり、定数変更による、前記評価のための工数も不要にできる。
【００７４】
（２） 第２実施形態では、モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出センサ３０（基板温度検出手段）を備えた。マイコン２１は、基板の基板温度とモータＭの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶するＲＯＭ２１ａ（雰囲気温度マップ格納手段）を備えた。そして、マイコン２１（雰囲気温度検出手段）は、雰囲気温度マップを参照して基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出するようにした。この結果、モータＭの雰囲気温度を容易に割り出すことができる。
【００７５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１実施形態では、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤは、Ｉ１〜Ｉ２範囲の中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２に相当するモータ電流が供給された場合に、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさにした。
【００７６】
この中間値に相当するモータ電流がモータＭに供給された場合、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさの値を、設定値ＶＤに代えて第１設定値ＶＤ１として、ＲＯＭ２１ａに記憶する。そして、中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２より高電流に相当するモータ電流がモータＭに供給された場合、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさの値を第２設定値ＶＤ２として、ＲＯＭ２１ａに記憶する。
【００７７】
そして、このように設定した場合、外部の図示しない入力装置にて、いずれか一方の設定値を選択する選択信号を図１に示すようにマイコン２１に入力するようにしてもよい。
【００７８】
こうすると、マイコン２１は、図４のフローチャートのＳ７２０において、選択信号に基づいて、第１設定値ＶＤ１又は第２設定値ＶＤ２のいずれか一方の設定値を選択し、この選択した設定値に基づいて、モータ電流値を前記推定式にて演算する。この結果、本実施形態では、実際のモータ電流が前記中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２よりも高電流で使用される場合が多い場合には、第２設定値ＶＤ２を選択できる。
【００７９】
このように、実際のモータ電流が前記中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２よりも高電流で使用される場合が多い場合には、中間値よりも高電流でのモータ電流（モータ推定電流）の精度を向上することができる。このように構成した場合においても、Ｓ７２０の処理の後、Ｓ７３０のステップを実行してもよい。
【００８０】
○ 第１実施形態では、三相同期式永久磁石モータのモータＭを使用したが、三相に限定するものではなく、三相以外の同期式永久磁石モータに具体化してもよい。
【００８１】
○ モータ電流推定装置は、前記実施形態中で電動パワーステアリング駆動制御装置にも適用できる旨を説明したが、モータを使用する他の制御装置に具体化してもよい。
【００８２】
○ 前記スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴにて構成したが、バイポーラトランジスタにて構成してもよい。
○ 前記両実施形態では、モータ温度として、モータＭに近接したフラットケーブルの温度とした。これに代えて、モータ電流が流れる他の回路であってもよい。この場合、雰囲気温度マップは、前記他の回路において、予め実測、試験等により、基板温度と、その基板に近接して設けられたモータＭの雰囲気温度とを測定して作成されたものであり、ＲＯＭ２１ａに格納するものとする。
【００８３】
○ 前記実施形態では、雰囲気温度検出手段は、マイコン２１にて構成したが、モータＭの周囲温度を直接検出する温度センサにて構成してもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項３のモータ電流推定装置は、推定したモータ電流の精度を向上することができる優れた効果を奏する。
【００８５】
請求項４乃至請求項７のモータ温度推定装置は、精度良くモータ温度の推定を行うことができる効果を奏する。
特に請求項６のモータ温度推定装置では、優先度の高い割り込みルーチン処理が行われると、モータ温度推定のための演算周期が増加し、モータ電流値の２乗積算の積算回数が減少するが、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値が補正されるため、モータ温度推定の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化したモータ駆動制御装置２０の電気ブロック図。
【図２】設定値ＶＤを設定するための説明図。
【図３】第１実施形態のモータ電流推定プログラムのメインルーチンのフローチャート。
【図４】第１実施形態のモータ温度推定プログラムのモータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャート。
【図５】（ａ）は第２実施形態のモータ温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャート、（ｂ）は、モータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャート。
【図６】従来のモータ駆動制御装置１２０の電気ブロック図。
【符号の説明】
２０…モータ駆動制御装置（モータ電流推定装置及びモータ温度推定装置を兼用する）
２１…マイコン（演算手段、雰囲気温度検出手段、モータ温度推定手段）
２１ａ…ＲＯＭ（記憶手段、雰囲気温度マップ格納手段）
２２…モータ駆動回路
２４…インバータ
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚ…スイッチング素子
３０…基板温度検出センサ（基板温度検出手段）
Ｄ１〜Ｄ６…フライホイールダイオード
Ｍ…モータ
Ｂ…モータ端子電圧、
Ｃ…モータ線間電圧
ＲＦ…演算周期補正係数
Ｔａ…雰囲気温度
ＶＤ…設定値
ＶＤ１…第１設定値
ＶＤ２…第２設定値、
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にインバータにてＰＷＭ駆動されるモータのモータ電流推定装置及びモータ温度推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モータに流れるモータ電流を直接検出するのではなく、各種検出信号に基づいて前記モータ電流を演算して推定するモータ電流推定装置が提案されている。
【０００３】
以下、従来のモータ電流推定装置の構成及びモータ電流推定について説明する。図６は、モータＭをＰＷＭ駆動するためのモータ駆動制御装置１２０の電気ブロック図を示している。
【０００４】
モータ駆動制御装置１２０は、モータ電流推定装置を兼用し、マイクロコンピュータ（以下、単にマイコンという）１２１、モータ駆動回路１２２を備えている。マイコン１２１は、図示しない読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）を備えている。そして、マイコン１２１は、各種の検出信号を入力し、それらの検出信号に基づいて制御値を演算し、さらに、この制御値に基づいてＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路１２２に出力し、同モータ駆動回路１２２を介してモータＭを駆動制御する。モータ駆動回路１２２は、ゲート駆動回路１２３、及びインバータ１２４を備えている。
【０００５】
インバータ１２４は、上段、下段のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚを備えており、各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに、モータＭの図示しないＵ相，Ｖ相，Ｗ相の界磁巻線がそれぞれ接続されている。スイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗのドレイン側は、直流電源であるバッテリに対してシャント抵抗Ｒｓを介して接続されている。又、スイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚの各ゲートは、ゲート駆動回路１２３に接続されている。
【０００６】
マイコン１２１からの制御信号に基づいてゲート駆動回路１２３は、各ゲートに所定の電圧供給が行われ、その制御信号に対応するスイッチング素子１２４ｕ，１２４ｖ，１２４ｗ，１２４ｘ，１２４ｙ，１２４ｚがオン状態となるように構成されている。
【０００７】
マイコン１２１には、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出して、電源電流を検出する電源電流検出回路１２５が接続されており、電源電流検出回路１２５から電源電流の検出信号を入力する。
【０００８】
すなわち、電源電流検出回路１２５は、モータＭに供給する電源電流を検出し、モータ駆動制御装置１２０のマイコン１２１にその検出値を入力する。電源電流検出回路１２５は、図示しない電圧増幅部と、サンプルホールド部とから構成されている。電圧増幅部は、シャント抵抗Ｒｓの両端子間電圧の差分を所定ゲインで増幅してサンプルホールド部に出力するようにされている。同サンプルホールド部は、そのピーク値（検出信号）をマイコン１２１に出力する。
【０００９】
中間点Ｔｕは抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の直列回路を介して接地されている。中間点Ｔｖは抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の直列回路を介して接地されている。中間点Ｔｗは抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の直列回路を介して接地されている。そして、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点、抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点はそれぞれマイコン１２１に接続されている。
【００１０】
マイコン１２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。マイコン１２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号のそれぞれに基づいて、中間点ＴｕのＵ相モータ端子電圧、中間点ＴｖのＶ相モータ端子電圧及び中間点ＴｗのＷ相モータ端子電圧を算出する。又、マイコン１２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出する。
【００１１】
上記の回路構成において、モータ駆動制御装置１２０のマイコン１２１は、入力して得た前記各種の検出信号に基づいて、モータＭに流れたモータ電流を下記演算式で推定する。
【００１２】
Ｉs＝（Ａ×Ｂ）／Ｃ
なお、Ａは電源電流、Ｂは、各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧、Ｃは各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧、Ｉsはモータ推定電流値である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の演算式で求められた計算上のモータ推定電流と、実際のモータ電流とは、一致せず、従来は、実使用上におけるモータ電流に対して全般に亘って精度がよくない問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、推定したモータ電流（モータ推定電流）の精度を向上したモータ電流推定装置及び前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流に基づいて精度良くモータ温度の推定を行うことができるモータ温度推定装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング素子、及び各スイッチング素子の端子間にフライホイールダイオードを備えたインバータにてモータをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置におけるモータ電流推定装置において、前記フライホイールダイオードに関するダイオード順方向電圧の設定値を記憶する記憶手段と、前記モータに供給される電源電流の検出信号、前記モータの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び前記設定値に基づいて、前記モータに流れるモータ電流の大きさを下記推定式にて演算する演算手段とを備えたことを特徴とするモータ電流推定装置を要旨とするものである。
【００１６】
（推定式）
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂはモータ端子電圧、Ｃはモータ線間電圧、ＶＤはダイオード順方向電圧の設定値、Ｉは推定するモータ電流値である。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、前記記憶手段に予め記憶される設定値は、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流が供給された場合に、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさにされていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１において、前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、前記記憶手段は、前記設定値として、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第１設定値と、前記所定の大きさの範囲の中間値より高電流に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第２設定値と、を記憶し、前記演算手段は、選択信号の入力に基づいて、第１設定値又は第２設定値のいずれか一方の設定値を採用してモータ電流値を前記推定式にて演算することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のモータ電流推定装置を備え、前記モータ電流が流れる回路の周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流値と前記雰囲気温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段とを備えたことを特徴とするモータ温度推定装置を要旨とするものである。
【００２０】
なお、本明細書において、モータ温度とは、単にモータ（電動モータ）そのものの温度のみを指すものではなく、モータ電流に起因して発熱する部分の温度を含む趣旨である。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ温度推定手段は、モータ温度推定のために実行される演算周期毎に、前記モータ電流推定装置にて推定したモータ電流値の２乗積算を行い、同モータ電流値の２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項４に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ温度推定手段は、モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数を設定し、前記モータ電流値の２乗積算値を、前記演算周期補正係数を乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とする。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のモータ温度推定装置において、前記モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出手段と、前記基板の基板温度とモータの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段とを備え、前記雰囲気温度検出手段は、前記雰囲気温度マップを参照して前記基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明のモータ電流推定装置を兼用したモータ制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２５】
図１は、モータ制御装置の概略を示している。なお、従来例と、同一の構成については、従来例に付した数字の符号のうち、下位２桁の符号を付し、アルファベットの符号については、同一の符号を付す。
【００２６】
図１は、モータＭをＰＷＭ駆動するためのモータ駆動制御装置２０の電気ブロック図を示している。なお、本実施形態のモータＭは三相同期式永久磁石モータで構成したブラシレスモータにて構成されている。
【００２７】
モータ駆動制御装置２０は、モータ電流推定装置を兼用し、マイコン２１、モータ駆動回路２２を備えている。マイコン２１は、演算手段に相当する。
マイコン２１は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ２１ａ）及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ２１ｂ）を備えている。このＲＯＭ２１ａには、マイコン２１による各種演算処理を行わせるための制御プログラム(後述するモータ電流推定・温度推定プログラムを含む)が格納されている。ＲＡＭ２１ｂは、マイコン２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００２８】
そして、マイコン２１は、各種の検出信号を入力し、それらの検出信号に基づいて制御値を演算し、さらに、この制御値に基づいてＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路２２に出力し、モータ駆動回路２２を介してモータＭを駆動制御する。すなわち、マイコン２１は、モータＭをＰＷＭ駆動する。モータ駆動回路２２は、ゲート駆動回路２３、及びインバータ２４を備えている。インバータ２４は、上段、下段のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚを備えており、各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに、モータＭの図示しないＵ相，Ｖ相，Ｗ相の界磁巻線がそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、モータＭの周辺にはインバータ２４等を搭載した基板（図示しない）が配置されている。
【００２９】
スイッチング素子のドレイン側は、直流電源であるバッテリに対してシャント抵抗Ｒｓを介して接続されている。そして、これらスイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚの各ゲートは、ゲート駆動回路２３に接続されている。各スイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚのソース・ドレインの両端子間には、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。なお、各スイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚ及び各フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６のそれぞれの特性値は互いに同じとされている。
【００３０】
ゲート駆動回路２３はマイコン２１からの制御信号に基づいて、各ゲートに所定の電圧供給を行い、その制御信号に対応するスイッチング素子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚをオン状態となるように構成されている。
【００３１】
マイコン２１には、シャント抵抗Ｒｓの両端電圧を検出して、電源電流を検出する電源電流検出回路２５が接続されており、電源電流検出回路２５から電源電流の検出信号を入力する。すなわち、電源電流検出回路２５は、モータＭに供給する電源電流を検出し、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１にその検出値を入力する。電源電流検出回路２５は、図示しない電圧増幅部と、サンプルホールド部とから構成されている。電圧増幅部は、シャント抵抗Ｒｓの両端子間電圧の差分を所定ゲインで増幅してサンプルホールド部に出力するようにされている。同サンプルホールド部は、そのピーク値（検出信号）をマイコン２１に出力する。
【００３２】
抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点、抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点はそれぞれマイコン２１に接続されている。
マイコン２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。マイコン２１は、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号のそれぞれに基づいて、中間点ＴｕのＵ相モータ端子電圧、中間点ＴｖのＶ相モータ端子電圧及び中間点ＴｗのＷ相モータ端子電圧を算出する。
【００３３】
前記抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電圧信号、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電圧信号、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電圧信号は、それぞれモータＭの端子電圧の検出信号に相当する。又、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出する。
【００３４】
上記の回路構成において、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１は、入力して得た前記各種の検出信号に基づいて、モータＭに流れたモータ電流の大きさを下記推定式で推定する。
【００３５】
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂは各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧、Ｃは各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧、ＶＤは設定値、Ｉはモータ推定電流値、デューティ比はＰＷＭ駆動時のデューティ比である。
【００３６】
設定値ＶＤはフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧に関するものであり、予めＲＯＭ２１ａに記憶されている。ＲＯＭ２１ａは記憶手段に相当する。
【００３７】
本実施形態では、設定値ＶＤは、下記のように設定されている。
図２は、横軸がモータＭに流れるモータ電流の値を示し、縦軸は前記モータ電流が流れたときに、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずる順方向電圧を表している。同図において、Ｉ１は本実施形態のモータ駆動制御装置２０がよく使うモータ電流値の下限値、Ｉ２は同じく上限値としたとき、Ｖ１及びＶ２はそのときのフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧を示している。
【００３８】
本実施形態では、下限値Ｉ１、上限値Ｉ２の中間値を（Ｉ１＋Ｉ２）／２としたとき、中間値のモータ電流が流れたときに生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向電圧を設定値ＶＤとしている。なお、上記推定式は、下記の関係式から導き出される。
【００３９】
Ａ×Ｂ＝Ｉ×（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
ここで、（１−デューティ比）×ＶＤは、ＰＷＭ駆動されているときにおいて、オフ時（ＰＷＭチョッパＯＦＦ時）の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分である。
【００４０】
又、マイコン２１は、基板温度検出センサ３０が接続されている。基板温度検出センサ３０は、インバータ２４等を搭載した前記基板の温度（以下、基板温度という）を検出し、基板温度信号としてマイコン２１に入力する。
【００４１】
（本実施形態の作用）
さて、上記のように構成されたモータ駆動制御装置２０の作用を説明する。
マイコン２１はモータＭの制御に必要な検出信号を入力し、その検出信号に基づいて、制御値を演算し、ＰＷＭ演算を行って、その結果をモータ駆動回路２２に出力し、モータ駆動回路２２を介してモータＭを駆動制御する。なお、モータＭの制御に必要な検出信号は、モータ駆動制御装置２０が制御対象とするモータＭが適用される技術分野により異なる。ここでは、本発明の要部ではないため、詳細な説明を省略する。
【００４２】
なお、モータ駆動制御装置２０が、例えば、電動パワーステアリング駆動制御装置であれば、検出信号は車速信号やステアリングホイールに働くトルクを検出した信号である。そして、マイコン２１は、その時々のＰＷＭ演算により得たインバータ２４をＰＷＭ駆動するときのデューティ比を、ＲＡＭ２１ｂに格納して更新しているものとする。
【００４３】
図３は、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１が実行するモータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャートであり、定期周期毎に割込実行する。本実施形態では、メインルーチンを６ｍsec毎に実行する。なお、マイコン２１は、電源電流検出回路２５からの電源電流の検出信号や、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を入力する。
【００４４】
このメインルーチンが実行されると、ステップ（以下、ステップをＳという）５０では、回数カウンタのカウント値Ｄを１つインクリメントし、Ｓ６０では、回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達したか否かを判定する。本実施形態では、判定回数Ｄｓは４としている。回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達していない場合には、このメインルーチンを一旦終了する。Ｓ６０で、回数カウンタのカウント値Ｄが判定回数Ｄｓに達している場合、Ｓ７０で、後述するモータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンの処理を行い、Ｓ８０で、回数カウンタを０にリセットする。
【００４５】
図４は、モータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャートである。Ｓ７１０では、電源電流の検出信号や、抵抗Ｒｕ１，Ｒｕ２の中間接続点の電位、抵抗Ｒｖ１，Ｒｖ２の中間接続点の電位、及び抵抗Ｒｗ１，Ｒｗ２の中間接続点の電位のそれぞれの電圧信号（検出信号）を読み込む。このとき、合わせて、設定値ＶＤをＲＯＭ２１ａから、及びＰＷＭ駆動時のデューティ比をＲＡＭ２１ｂから読み込む。
【００４６】
そして、Ｓ７２０において、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧のうち、最大となる相のモータ端子電圧Ｂを選定する。又、マイコン２１は、各相のモータ端子電圧に基づいて、Ｕ相Ｖ相モータ線間電圧、Ｖ相Ｗ相モータ線間電圧、及びＷ相Ｕ相モータ線間電圧を算出するとともに、各モータ線間電圧のうち最大のモータ線間電圧Ｃを選定する。
【００４７】
そして、マイコン２１は前記推定式に基づいて、モータ電流を推定演算する。なお、以下の説明では、推定する（又は推定した）モータ電流を説明の便宜上、モータ推定電流という。
【００４８】
マイコン２１は、Ｓ７３０では下記（１）式にてモータ電流２乗積算値演算を行い、Ｓ７４０では下記（２）式にて２乗積算の減算値演算を行う。
Ｆ（今回値）＝Ｉの２乗値 ＋Ｆ（前回値）−Ｇ（前回値） ……（１）
Ｇ（今回値）＝Ｆ（今回値）／Ｎ ……（２）
なお、式中、Ｆは電流２乗積算値［ＡＡ］、Ｉはモータ推定電流値、Ｇは２乗積算の減算値［ＡＡ］である。なお、Ｇの初期値は、０としており、最初にこのＳ３０を実行する場合には、Ｇ（前回値）を０にセットするとともに、Ｆ（前回値）も予め設定された初期値（本実施形態では０）をセットして演算する。［ＡＡ］はディメンションである。Ｎは「なまし回数」であり、定数である。
【００４９】
Ｓ７５０では、下記（３）式にて温度推定演算を行う。
Ｔ＝Ｇ（今回値）／Ｋ ＋ Ｔａ ……（３）
Ｔは推定温度、Ｋは電流−温度変換係数であり、Ｔａは雰囲気温度である。前回値とは、前回の制御周期の値のことである。
【００５０】
なお、Ｓ７５０において、マイコン２１は、（３）式を演算する前、基板温度検出センサ３０が検出した基板温度信号（基板温度）に基づき、雰囲気温度マップを参照して、雰囲気温度Ｔａを推定（検出）する。なお、雰囲気温度マップは、予め実測、試験等により、基板温度と、その基板に近接して設けられたモータＭの雰囲気温度とを測定して作成されたものであり、ＲＯＭ２１ａに格納されている。雰囲気温度マップは、基板温度が高い場合、雰囲気温度も高く設定され、基板温度が低い場合には、低く設定されている。なお、雰囲気温度とは、モータＭ周囲の温度のことである。
【００５１】
本実施形態では、特に、図１に示す点線で囲まれた配線の部分のモータＭ周囲の温度が推定できるように前記雰囲気温度マップが設定されている。点線で囲まれた配線の部分は、モータＭの各相の界磁巻線と各中間点Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗを接続しているフラットケーブルの部分である。同フラットケーブルはモータＭに近接して配置されている。そして、本実施形態では、モータ温度はモータＭに近接配置されたフラットケーブルの温度を知るため、特に、フラットケーブルが過熱しているか否かを判定するために利用される。
【００５２】
このように、本実施形態では、マイコン２１は、モータ温度（推定温度）を上記（１）〜（３）式にて推定演算する。そして、（１）〜（３）式は、前述した所定演算周期（本実施形態では２４ｍsec）毎に算出される。すなわち、本実施形態では、他の優先的に割り込み実行される割り込みルーチン処理がない場合、（１）〜（３）式は２４ｍsec毎に演算されることになる。
【００５３】
さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
（１） 本実施形態では、複数のスイッチング素子２４ｕ等、及び同スイッチング素子２４ｕ等の端子間にフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６を備えたインバータ２４にてモータＭをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置２０におけるモータ電流推定装置に構成した。そして、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に関するダイオード順方向電圧の設定値ＶＤを記憶するＲＯＭ２１ａ（記憶手段）を備えた。又、モータＭに供給される電源電流の検出信号、モータＭの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び設定値ＶＤに基づいて、モータＭに流れるモータ電流の大きさ（モータ電流値）を前記推定式にて演算するマイコン２１（演算手段）とを備える。
【００５４】
この結果、推定式には、（１−デューティ比）×ＶＤという、ＰＷＭ駆動されているときにおいて、オフ時（ＰＷＭチョッパＯＦＦ時）の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分が加味されている。
【００５５】
このため、モータ推定電流は、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６のダイオード順方向電圧の降下分を加味して、演算されているため、ダイオード順方向電圧を加味していない、従来の演算式よりもモータ推定電流の推定精度を向上することができる。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、実際にモータＭに流れるモータ電流のＩ１〜Ｉ２の範囲（所定の大きさの範囲）内において、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤを記憶するようにしている。
【００５７】
このため、設定値ＶＤに対応するモータ電流が実際に流れたときには、ＰＷＭチョッパＯＦＦ時の界磁巻線（コイル）とフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とに流れる電流によって生ずるフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６の電圧降下分は、実際にモータ電流が流れたときに生じた電圧降下分に相当する。
【００５８】
従って、このときに演算されたモータ電流（モータ推定電流）は、より精度の高いものとなる。
（２） 本実施形態では、モータＭは、Ｉ１〜Ｉ２（所定の大きさの範囲）のモータ電流が供給される。そして、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤは、Ｉ１〜Ｉ２範囲の中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２に相当するモータ電流が供給された場合に、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさにした。
【００５９】
この結果、本実施形態では、この中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２を中心にしてモータ電流値（モータ推定電流値）の精度を向上することができる。
（３） 本実施形態では、さらに、基板温度検出センサ３０が検出した基板温度、及びモータ電流値（モータ推定電流値）に基づいて、モータ温度を推定するようにした。この結果、モータ温度の推定も精度良く行うことができる。
【００６０】
モータ駆動制御装置２０は、モータ温度推定装置に相当し、マイコン２１は、この場合、モータ推定電流及び基板温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段に相当する。又、基板温度検出センサ３０は基板温度検出手段に相当する。又、ＲＯＭ２１ａは、前記基板の基板温度とモータＭの雰囲気温度をマップ化した雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段に相当する。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５（ａ）、図５（ｂ）を参照して説明する。
なお、第２実施形態のハード構成は第１実施形態のハード構成と同一であるため、ハード構成については、同一符号を付して、その説明を省略し、異なるところを中心に説明する。第２実施形態では、モータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンの一部が異なっている。
【００６２】
図５（ａ）は、モータ駆動制御装置２０のマイコン２１が実行するモータ電流推定・温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャートである。なお、第２実施形態においても、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理がない場合、本プログラムのメインルーチンは所定演算周期として６ｍsec毎に実行されるように設定されている。又、本実施形態では、マイコン２１は図５（ａ）の処理開始時から処理終了時までの演算周期をカウントする演算周期カウント部を備えている。
【００６３】
このフローチャートに入ると、Ｓ１０では、演算周期補正係数ＲＦを算出する。演算周期補正係数ＲＦは、下記の式で算出する。本実施形態では、演算周期補正係数ＲＦは所定演算周期に対する実演算周期比である。
【００６４】
ＲＦ＝今回の演算周期／所定演算周期 ……（４）
「今回の演算周期」とは、マイコン２１の演算周期カウント部がカウントした最新の１演算周期であり、実演算周期に相当する。「今回の演算周期」の初期値は、所定演算周期としているため、最初にこのプログラムが開始されたときは、演算周期補正係数ＲＦは「１」である。Ｓ５０〜Ｓ８０は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。又、モータ電流推定・温度推定プログラムのルーチンにおいて、Ｓ７２０の次にＳ７２５及びＳ７３０Ａの処理を行ってＳ７４０の処理を行うところが第１実施形態と異なっている。
【００６５】
すなわち、Ｓ７２５では、演算周期補正係数ＲＦの読込みを行い、Ｓ７３０Ａでは、モータ電流２乗積算値演算を下記（５）式にて行う。
Ｆ（今回値）＝Ｉの２乗値×ＲＦ＋Ｆ（前回値）−Ｇ（前回値） …（５）
Ｓ７４０，Ｓ７５０は第１実施形態と同様である。
【００６６】
第２実施形態と第１実施形態の温度推定の相違について以下に説明する。
第１実施形態では、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理があった場合、演算周期が増加するため、それにともなって、モータ温度推定の誤差が増加する。
【００６７】
例えば、所定演算周期を６ｍsecとし、実演算周期が９ｍsecとなった場合を想定する。このような状態が３６sec継続した場合、所定演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ１は、
Ｑ１＝３６０００／６＝６０００（回）
となる。一方、実演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ２は、
Ｑ２＝３６０００／９＝４０００（回）
となる。従って、実演算周期が所定演算周期よりも増加した場合、積算回数が少なくなるため、推定されたモータ温度推定は、割り込みルーチンがない場合よりも温度推定に誤差が出る。
【００６８】
それに対して、第２実施形態では、上記のように想定した場合、実演算周期でのモータ電流２乗積算の積算回数Ｑ３は、演算周期補正係数ＲＦにより、
Ｑ３＝（３６０００／９）×（演算周期補正係数ＲＦ（＝９／６））
＝４０００×９／６
＝６０００（回）
となる。
【００６９】
従って、実演算周期が所定演算周期よりも増加して積算回数が少なくなっても、補正により、積算回数が所定演算周期で行われた場合と同等に行われたことになり、推定されたモータ温度推定は、割り込みルーチンがない場合と同一又は略同じ値を得ることができる。
【００７０】
又、上記のように想定した場合、第１実施形態では、優先的に割り込み実行される他の割り込みルーチン処理がない場合、２４ｍsec毎に、モータ温度推定が行われるが、実演算周期が９ｍsecとなった場合には、３６ｍsec毎にモータ温度推定が行われることになる。このため、温度推定のタイミングが遅れることになる。
【００７１】
さて、第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の作用効果の他、以下のような特徴がある。
（１） 第２実施形態では、マイコン２１（モータ温度推定手段）は、モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数ＲＦを設定するようにした。そして、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値を、演算周期補正係数ＲＦを乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、雰囲気温度Ｔａを含む演算式（（５）式）に基づいて、モータ温度を推定するようにした。
【００７２】
従って、優先度の高い割り込みルーチン処理が行われると、モータ温度推定のための演算周期が増加し、所定時間内でのモータ電流値の２乗積算の積算回数が減少する。しかし、このような場合においても、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値が補正されるため、モータ温度推定の精度が向上する。
【００７３】
又、本実施形態のモータ駆動制御装置を車両に採用した場合、車種に応じた使い方がされる。すなわち、モータ温度推定を行う場合、車種に応じて、優先的に実行される割り込みルーチン処理（ソフトウエア処理）が増える場合があり、それに伴って、温度推定誤差も増加する。このため、温度推定のためのモータ温度推定プログラム（ソフトウエア）を、車種に応じて対応させる必要がある。この場合、前記ソフトウエアを車種に応じて変更する毎に、温度推定評価を行い、場合によっては、温度推定や演算のために使用される定数等を変更する必要がある。定数等を変更すれば、適合確認評価を行う必要があり、大幅に工数がかかる問題がある。しかし、第２実施形態によれば、割り込みルーチン処理が増加して、実演算周期が増加する場合にも、演算周期補正係数を乗じて温度推定を行うため、演算周期に起因した推定誤差が補正され、定数変更等も必要ではなくなり、定数変更による、前記評価のための工数も不要にできる。
【００７４】
（２） 第２実施形態では、モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出センサ３０（基板温度検出手段）を備えた。マイコン２１は、基板の基板温度とモータＭの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶するＲＯＭ２１ａ（雰囲気温度マップ格納手段）を備えた。そして、マイコン２１（雰囲気温度検出手段）は、雰囲気温度マップを参照して基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出するようにした。この結果、モータＭの雰囲気温度を容易に割り出すことができる。
【００７５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１実施形態では、ＲＯＭ２１ａ（記憶手段）に予め記憶される設定値ＶＤは、Ｉ１〜Ｉ２範囲の中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２に相当するモータ電流が供給された場合に、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさにした。
【００７６】
この中間値に相当するモータ電流がモータＭに供給された場合、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさの値を、設定値ＶＤに代えて第１設定値ＶＤ１として、ＲＯＭ２１ａに記憶する。そして、中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２より高電流に相当するモータ電流がモータＭに供給された場合、フライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６に生ずるダイオード順方向電圧の大きさの値を第２設定値ＶＤ２として、ＲＯＭ２１ａに記憶する。
【００７７】
そして、このように設定した場合、外部の図示しない入力装置にて、いずれか一方の設定値を選択する選択信号を図１に示すようにマイコン２１に入力するようにしてもよい。
【００７８】
こうすると、マイコン２１は、図４のフローチャートのＳ７２０において、選択信号に基づいて、第１設定値ＶＤ１又は第２設定値ＶＤ２のいずれか一方の設定値を選択し、この選択した設定値に基づいて、モータ電流値を前記推定式にて演算する。この結果、本実施形態では、実際のモータ電流が前記中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２よりも高電流で使用される場合が多い場合には、第２設定値ＶＤ２を選択できる。
【００７９】
このように、実際のモータ電流が前記中間値（Ｉ１＋Ｉ２）／２よりも高電流で使用される場合が多い場合には、中間値よりも高電流でのモータ電流（モータ推定電流）の精度を向上することができる。このように構成した場合においても、Ｓ７２０の処理の後、Ｓ７３０のステップを実行してもよい。
【００８０】
○ 第１実施形態では、三相同期式永久磁石モータのモータＭを使用したが、三相に限定するものではなく、三相以外の同期式永久磁石モータに具体化してもよい。
【００８１】
○ モータ電流推定装置は、前記実施形態中で電動パワーステアリング駆動制御装置にも適用できる旨を説明したが、モータを使用する他の制御装置に具体化してもよい。
【００８２】
○ 前記スイッチング素子としては、ＭＯＳＦＥＴにて構成したが、バイポーラトランジスタにて構成してもよい。
○ 前記両実施形態では、モータ温度として、モータＭに近接したフラットケーブルの温度とした。これに代えて、モータ電流が流れる他の回路であってもよい。この場合、雰囲気温度マップは、前記他の回路において、予め実測、試験等により、基板温度と、その基板に近接して設けられたモータＭの雰囲気温度とを測定して作成されたものであり、ＲＯＭ２１ａに格納するものとする。
【００８３】
○ 前記実施形態では、雰囲気温度検出手段は、マイコン２１にて構成したが、モータＭの周囲温度を直接検出する温度センサにて構成してもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項３のモータ電流推定装置は、推定したモータ電流の精度を向上することができる優れた効果を奏する。
【００８５】
請求項４乃至請求項７のモータ温度推定装置は、精度良くモータ温度の推定を行うことができる効果を奏する。
特に請求項６のモータ温度推定装置では、優先度の高い割り込みルーチン処理が行われると、モータ温度推定のための演算周期が増加し、モータ電流値の２乗積算の積算回数が減少するが、モータ電流値（モータ推定電流値）の２乗積算値が補正されるため、モータ温度推定の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化したモータ駆動制御装置２０の電気ブロック図。
【図２】設定値ＶＤを設定するための説明図。
【図３】第１実施形態のモータ電流推定プログラムのメインルーチンのフローチャート。
【図４】第１実施形態のモータ温度推定プログラムのモータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャート。
【図５】（ａ）は第２実施形態のモータ温度推定プログラムのメインルーチンのフローチャート、（ｂ）は、モータ電流推定演算及び温度推定演算ルーチンのフローチャート。
【図６】従来のモータ駆動制御装置１２０の電気ブロック図。
【符号の説明】
２０…モータ駆動制御装置（モータ電流推定装置及びモータ温度推定装置を兼用する）
２１…マイコン（演算手段、雰囲気温度検出手段、モータ温度推定手段）
２１ａ…ＲＯＭ（記憶手段、雰囲気温度マップ格納手段）
２２…モータ駆動回路
２４…インバータ
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ，２４ｘ，２４ｙ，２４ｚ…スイッチング素子
３０…基板温度検出センサ（基板温度検出手段）
Ｄ１〜Ｄ６…フライホイールダイオード
Ｍ…モータ
Ｂ…モータ端子電圧、
Ｃ…モータ線間電圧
ＲＦ…演算周期補正係数
Ｔａ…雰囲気温度
ＶＤ…設定値
ＶＤ１…第１設定値
ＶＤ２…第２設定値、
Claims (7)
- 複数のスイッチング素子、及び各スイッチング素子の端子間にフライホイールダイオードを備えたインバータにてモータをＰＷＭ駆動する方式のモータ駆動制御装置におけるモータ電流推定装置において、
前記フライホイールダイオードに関するダイオード順方向電圧の設定値を記憶する記憶手段と、
前記モータに供給される電源電流の検出信号、前記モータの端子電圧の検出信号を入力し、それらの検出信号、前記ＰＷＭ駆動時のデューティ比及び前記設定値に基づいて、前記モータに流れるモータ電流の大きさを下記推定式にて演算する演算手段とを備えたことを特徴とするモータ電流推定装置。
（推定式）
Ｉ＝（Ａ×Ｂ）／（Ｃ＋（１−デューティ比）×ＶＤ）
なお、Ａは電源電流、Ｂはモータ端子電圧、Ｃはモータ線間電圧、ＶＤはダイオード順方向電圧の設定値、Ｉは推定するモータ電流値である。 - 前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、
前記記憶手段に予め記憶される設定値は、前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流が供給された場合に、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさにされていることを特徴とする請求項１に記載のモータ電流推定装置。 - 前記モータは、所定の大きさの範囲のモータ電流が供給されるものであり、
前記記憶手段は、前記設定値として、
前記所定の大きさの範囲の中間値に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第１設定値と、
前記所定の大きさの範囲の中間値より高電流に相当するモータ電流がモータに供給された場合、前記フライホイールダイオードに生ずるダイオード順方向電圧の大きさの第２設定値と、
を記憶し、
前記演算手段は、選択信号の入力に基づいて、第１設定値又は第２設定値のいずれか一方の設定値を採用してモータ電流値を前記推定式にて演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ電流推定装置。 - 請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のモータ電流推定装置を備え、
前記モータ電流が流れる回路の周囲の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
前記モータ電流推定装置が推定したモータ電流値と前記雰囲気温度に基づいてモータ温度を推定するモータ温度推定手段とを備えたことを特徴とするモータ温度推定装置。 - 請求項４に記載のモータ温度推定装置において、
前記モータ温度推定手段は、
モータ温度推定のために実行される演算周期毎に、前記モータ電流推定装置にて推定したモータ電流値の２乗積算を行い、同モータ電流値の２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とするモータ温度推定装置。 - 請求項４に記載のモータ温度推定装置において、
前記モータ温度推定手段は、
モータ温度推定のために実行される実演算周期に応じて演算周期補正係数を設定し、
前記モータ電流値の２乗積算値を、前記演算周期補正係数を乗じることにより補正し、同補正した２乗積算値と、前記雰囲気温度を含む演算式に基づいて、モータ温度を推定することを特徴とするモータ温度推定装置。 - 請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載のモータ温度推定装置において、
前記モータ電流が流れる回路を備えた基板の基板温度を検出する基板温度検出手段と、
前記基板の基板温度とモータの雰囲気温度とを関連付けした雰囲気温度マップを記憶する雰囲気温度マップ格納手段とを備え、
前記雰囲気温度検出手段は、前記雰囲気温度マップを参照して前記基板温度に基づきモータの雰囲気温度を検出することを特徴とするモータ温度推定装置。
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