JP4389711B2 - 多相交流モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、多相交流モータにより発生する回転トルクを変更するための電流を同多相交流モータの各相の巻線にそれぞれ通電するとともに、同多相交流モータの各相の巻線の温度を推定する多相交流モータ制御装置に関する。

多相交流モータ制御装置（以下、モータ制御装置とも称呼する。）は、多相交流モータの各相の巻線に通電する電流を制御することにより同多相交流モータにより発生する回転トルクを制御する装置である。以下、多相交流モータの一例として３相ブラシレスモータを挙げて、このモータ制御装置について説明する。

図１は、３相ブラシレスモータの回転軸に直交する平面にて同３相ブラシレスモータを切断した断面の概略構成を示している。３相ブラシレスモータ１０は、ハウジング１０ａ、固定子１０ｂ及び回転子１０ｃを備えている。ハウジング１０ａは車体に固定されている。固定子１０ｂは、ハウジング１０ａの内側にて同ハウジング１０ａに固定されていて、Ｕ相部１０ｂ１、Ｖ相部１０ｂ２及びＷ相部１０ｂ３を有している。Ｕ相部１０ｂ１、Ｖ相部１０ｂ２及びＷ相部１０ｂ３は、内側に向かってそれぞれ延在するＵ相ティース１０ｂ１１、Ｖ相ティース１０ｂ２１及びＷ相ティース１０ｂ３１を有している。Ｕ相ティース１０ｂ１１、Ｖ相ティース１０ｂ２１及びＷ相ティース１０ｂ３１にはＵ相の巻線１０ｂ１２、Ｖ相の巻線１０ｂ２２及びＷ相の巻線１０ｂ３２がそれぞれ巻回されている。回転子１０ｃは、固定子１０ｂの内側にてハウジング１０ａ及び固定子１０ｂに対して相対回転可能となっている。回転子１０ｃの外周面上には、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された図示しない永久磁石が固着されている。

モータ制御装置は、このように構成されている３相ブラシレスモータ１０のＵ相の巻線１０ｂ１２、Ｖ相の巻線１０ｂ２２及びＷ相の巻線１０ｂ３２に、図２に示したようなＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗをそれぞれ通電することにより、Ｕ相部１０ｂ１、Ｖ相部１０ｂ２及びＷ相部１０ｂ３のそれぞれに適当な磁界を発生させる。Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗは、正弦波状に変化し、かつ、位相が互いにモータの回転角（電気角）で１２０°ずつ異なる電流である。これにより、回転子１０ｃは、同回転子１０ｃ上の永久磁石と前記磁界との相互作用により回転力を受け、回転する（即ち、回転トルクが発生する。）。

ところで、３相ブラシレスモータ１０により発生する回転トルクの大きさは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗの大きさに比例する。従って、３相ブラシレスモータ１０によって大きな回転トルクが長時間出力されなければならない状況が生じると、各相の巻線には大きな電流が長時間通電される。この結果、巻線が過熱し、巻線に施されている被覆が溶ける等の理由によって巻線が損傷する場合がある。

この問題に対処するために、従来のモータ制御装置は、Ｕ相電流Ｉｕの２乗値Ｉｕ^２、Ｖ相電流Ｉｖの２乗値Ｉｖ^２及びＷ相電流Ｉｗの２乗値Ｉｗ^２に基づいて図１に示したＵ相の巻線の発熱量Ｑｕ、Ｖ相の巻線の発熱量Ｑｖ及びＷ相の巻線の発熱量Ｑｗをそれぞれ求め、同求められた発熱量Ｑｕ、発熱量Ｑｖ及び発熱量Ｑｗに基づいてＵ相の巻線の温度Ｔｕ、Ｖ相の巻線の温度Ｔｖ及びＷ相の巻線の温度Ｔｗをそれぞれ推定し、同推定された各相の巻線の温度のうちの最高値が所定温度以上とならないようにＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを所定値以下に制御している。これにより、巻線の過熱が抑止される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２８４３７５号公報（第００７８欄）

ところが、各相のうちの任意の相の巻線の温度は、同任意の相の巻線と同任意の相と異なる他の相の巻線との間の移動熱量によっても変化する。例えば、モータ制御装置が、３相ブラシレスモータ１０としての車両の電動パワーステアリング装置用モータに適用された場合、ステアリングホイールが図２のモータの回転角Ｓに応じる操舵角に保持されている間、モータ制御装置は、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗより大きさが大きいＵ相電流ＩｕをＵ相の巻線１０ｂ１２に通電し続ける。これにより、Ｕ相の巻線の温度ＴｕがＶ相の巻線の温度Ｔｖ及びＷ相の巻線の温度Ｔｗよりも高くなる。この結果、図１に示したように、Ｕ相の巻線１０ｂ１２からＶ相の巻線１０ｂ２２へ移動する熱量の大きさ｜Ｑuv｜及びＵ相の巻線１０ｂ１２からＷ相の巻線１０ｂ３２へ移動する熱量の大きさ｜Ｑwu｜が大きくなり、これらの移動熱量によるＶ相の巻線の温度Ｔｖの変化分及びＷ相の巻線の温度Ｔｗの変化分が、Ｖ相の巻線の温度Ｔｖ及びＷ相の巻線の温度Ｔｗを推定する際に無視できないほどになる。

しかしながら、従来のモータ制御装置によれば、任意の相の巻線と同任意の相と異なる他の相の巻線との間の移動熱量を考慮することなく、各相の巻線の発熱量のみに基づいて各相の巻線の温度が推定されている。このため、各相の巻線の温度は正しく推定されていない。そして、このように正しく推定されていない各相の巻線の温度のうちの最高値が所定温度以上とならないようにＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを所定値以下に制限しても、実際には、いずれかの相の巻線の温度が所定温度以上となってしまう状況が生じ得る。この結果、従来のモータ制御装置では、巻線が損傷する事態を回避することができない場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、任意の相の巻線の発熱量のみでなく同任意の相の巻線と同任意の相と異なる他の相の巻線との間の移動熱量にも基づいて任意の相の巻線の温度を推定する動作を各相の巻線に対して行うことにより、各相の巻線の温度をより正確に推定することができる多相交流モータ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る多相交流モータ制御装置は、
多相交流モータにより発生する回転トルクを変更するための電流を同多相交流モータの各相の巻線にそれぞれ通電するモータ通電制御部と、
前記モータ通電制御部により前記各相の巻線のうちの任意の相の巻線に通電される電流に基づいて同任意の相の巻線の発熱量を求めるとともに、現時点にて推定されている同任意の相の巻線の温度と同任意の相と異なる他の相の巻線の温度とに基づいて同任意の相の巻線と同他の相の巻線との間の移動熱量を求め、同任意の相の巻線の発熱量及び同任意の相の巻線と同他の相の巻線との間の移動熱量に基づいて同任意の相の巻線の温度を新たに推定する動作を各相の巻線に対して行う温度推定部とを備えている。

これによれば、任意の相の巻線の発熱量のみでなく同任意の相の巻線と同任意の相と異なる他の相の巻線との間の移動熱量にも基づいて同任意の相の巻線の温度を推定する動作が各相の巻線に対して行われる。これにより、任意の相の巻線と他の相の巻線との間の移動熱量に応じて変化する任意の相の巻線の温度の変化分を考慮して任意の相の巻線の温度が推定される。この結果、多相交流モータの各相の巻線の温度が正確に推定される。

また、このモータ制御装置のモータ通電制御部は、
前記多相交流モータに要求される回転トルクに応じた指令電流値を演算する指令電流演算部と、
前記温度推定部により新たに推定された各相の巻線の温度のうちの最高値が所定温度以上とならないように前記指令電流値の大きさを所定の値以下に制限して最終的な指令電流値を決定する指令電流制限部と、
前記決定された最終的な指令電流値の大きさが大きいほど前記各相の巻線に通電する電流の大きさが大きくなるように同各相の巻線に通電する電流を決定する電流変換部とを含むように構成されていることが好適である。

これによれば、各相の巻線の温度のうちの最高値が所定温度以上とならないように指令電流値の大きさが所定の値以下に制限され、その制限された指令電流値が最終的な指令電流値となる。また、各相の巻線に通電される電流の大きさは最終的な指令電流値の大きさが大きいほど大きくなるように決定される。従って、各相の巻線に通電される電流の大きさは、最終的な指令電流値の大きさが小さくなるほど小さくなる。一方、本発明に係る多相交流モータ制御装置によれば、各相の巻線の温度は正確に推定されている。以上により、指令電流値の大きさを所定の値以下に制限することによって各相の巻線の温度は所定温度以上とならないように確実に制御される。この結果、巻線が損傷する事態を回避することができる。

また、モータ制御装置は、多相交流モータとしての車両の電動パワーステアリング装置用モータに適用されることが好ましい。

この場合、ステアリングホイールが所定の操舵角に保持されている間、電動パワーステアリング装置用モータのいずれかの相の巻線に大きな電流が通電され続ける状況が生じても、正確に推定された各相の巻線の温度により各相の巻線に通電する電流を的確に制限することが可能となる。これにより、電動パワーステアリング装置用モータの巻線が損傷する事態を回避することができる。

以下、本発明の実施形態に係る多相交流モータ制御装置について図面を参照しながら説明する。図３は、多相交流モータ制御装置及び同モータ制御装置により制御される３相ブラシレスモータ１０が組み付けられている車両の電動パワーステアリング装置（以下、パワーステアリング装置とも称呼する。）の全体概略図である。３相ブラシレスモータ１０は、多相交流モータの一例である。

パワーステアリング装置２０はラック＆ピニオン式のステアリング装置であり、３相ブラシレスモータ１０、ステアリングホイール２１、ステアリングシャフト２２、ステアリングギアボックス２３及びラック２４を備えている。

ステアリングホイール２１は、車体に対して固定され、運転者により回転操作されるようになっている。ステアリングシャフト２２は、ステアリングホイール２１の回転をステアリングギアボックス２３内の図示しないピニオンに伝達するようになっている。ピニオンは、ステアリングギアボックス２３内においてラック２４の歯車と噛合し、ステアリングシャフト２２の回転運動をラック２４の直線運動に変換するようになっている。ラック２４は、その両端においてタイロッド及びナックルアーム（共に図示しない）を介して操舵用車輪と接続されている。これにより、ラック２４が長手方向に移動すると、操舵用車輪は、左右に操舵される。

次に、３相ブラシレスモータ１０の回転軸に直交する平面１−１にて同３相ブラシレスモータ１０を切断した断面の概略構成を示した図１を参照しながら３相ブラシレスモータ１０について説明する。３相ブラシレスモータ１０は前述した構成を備えていて、その回転子１０ｃは、図示しないボールねじ機構を介して同回転子１０ｃの内部を貫通するラック２４と連結されている。

図２に示したようなＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが３相ブラシレスモータ１０の各相の巻線にそれぞれ通電されると、回転子１０ｃが回転する。この回転は、ボールねじ機構を介してラック２４に伝達される。その結果、ラック２４が長手方向に移動する。このようにして、３相ブラシレスモータ１０は回転トルクを発生するようになっている。以上の構成により、３相ブラシレスモータ１０は、ステアリングホイール２１の回転操作に応じた操舵用車輪の操舵に対してアシスト力を付与するようになっている。

次に、３相ブラシレスモータ１０を制御するモータ制御装置３０について説明する。図３に示したように、モータ制御装置３０は、モータ通電制御部３１（破線にて図示）、回転角変換部３２、温度推定部３３及び温度選択部３４により示した機能ブロックを有している。モータ通電制御部３１は、指令電流演算部３１ａ、指令電流制御部３１ｂ、２相／３相変換部３１ｃ、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路３１ｄ及び駆動回路３１ｅにより示した機能ブロックを有している。また、温度推定部３３は、図４にて一点鎖線内に示したように、外気温度変化熱量演算部３３ａ、Ｕ相温度推定部３３ｂ、Ｖ相温度推定部３３ｃ、Ｗ相温度推定部３３ｄ、Ｕ−Ｖ相移動熱量演算部３３ｅ、Ｖ−Ｗ相移動熱量演算部３３ｆ及びＷ−Ｕ相移動熱量演算部３３ｇにより示した機能ブロックを有している。

モータ制御装置３０は、実際には、図３の一点鎖線にて示した電気制御装置４０により構成されている。電気制御装置４０は、互いにバスで接続された図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Back up RAM及び入出力回路を主たる構成としたマイクロコンピュータを含んでいる。ＲＯＭは、指令電流演算部３１ａ、指令電流制御部３１ｂ、２相／３相変換部３１ｃ、回転角変換部３２、温度推定部３３及び温度選択部３４の各機能を実現するためにＣＰＵが実行する処理手順を示したルーチン（プログラム）等を予め記憶する記憶領域であり、ＲＡＭはＣＰＵが必要に応じて一時的にデータを格納する記憶領域であり、Back
up RAMは必要なデータを保持しておく記憶領域である。また、入出力回路は電気制御装置４０へ入出力される入出力データを制御するインターフェースである。

電気制御装置４０には、操舵トルクセンサ５１、回転角センサ５２及び外気温度センサ５３及び車速センサ５４が接続されていて、各センサからの信号を入力するようになっている。

操舵トルクセンサ５１は、ステアリングシャフト２２に作用する操舵トルクＴＲに応じた信号を検出するようになっている。
回転角センサ５２は、３相ブラシレスモータ１０の回転角（機械角）θｍに応じた信号を検出するようになっている。
外気温度センサ５３は、３相ブラシレスモータ１０の近傍であって、３相ブラシレスモータ１０の各相の巻線に通電される電流Ｉｕ、電流Ｉｖ及び電流Ｉｗの影響を受けて温度上昇する部分以外の部分に配設されていて、３相ブラシレスモータ１０の近傍の外気温度tempに応じた信号を検出するようになっている。
車速センサ５４は、車輪の回転速度または変速機の出力軸の回転速度を検出することにより車両の速度（車速Ｖ）に応じた信号を出力するようになっている。

また、電気制御装置４０には、３相ブラシレスモータ１０が接続されていて、３相ブラシレスモータ１０の各相の巻線にＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗをそれぞれ通電するようになっている。

次に、上記のように構成されたモータ制御装置３０の作動について、「３相ブラシレスモータの各相の巻線に通電する電流制御」「各相の巻線の温度推定」「推定された各相の巻線の温度に基づく電流制限」の順に説明する。なお、指令電流演算部３１ａ、指令電流制御部３１ｂ、２相／３相変換部３１ｃ、回転角変換部３２、温度推定部３３及び温度選択部３４の各機能は、ＣＰＵが所定時間の経過毎に各機能を実現するためにＲＯＭに記憶されたプログラムを繰り返し実行することにより達成される。

「３相ブラシレスモータの各相の巻線に通電する電流制御」
まず、指令電流演算部３１ａは、入力された操舵トルクＴＲ及び車速Ｖに基づいて３相ブラシレスモータ１０に要求される回転トルクに応じた２相指令電流値（即ち、ｄ軸指令電流値Ｉｄ^＊及びｑ軸指令電流値Ｉｑ^＊）を演算する。ｑ軸指令電流値Ｉｑ^＊は、操舵トルクＴＲの増加に従って増加するとともに車速Ｖの増加に従って減少する操舵アシストトルク（即ち、３相ブラシレスモータ１０の回転トルク）を発生するために必要な実効電流に対応する。また、ｄ軸指令電流値Ｉｄ^＊は、モータの磁束を制御するための無効電流に対応し、本実施形態では「０」の値に設定される。

指令電流制御部３１ｂは、後に詳述するように、別途算出される各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗのうちの最高値に基づいて２相指令電流値を制限し、制限された２相指令電流値を最終的な指令電流値として決定する。

回転角変換部３２は、３相ブラシレスモータ１０の回転角を機械角θｍから電気角θｅに変換する。

２相／３相変換部３１ｃは、３相ブラシレスモータ１０の回転角（電気角）θｅに従い、指令電流制御部３１ｂにて決定された最終的な指令電流値を３相指令電流値（Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗに応じた値）に変換する。

ＰＷＭ制御回路３１ｄは、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式により、３相指令電流値に対応するパルス幅変調制御信号（ＰＷＭ制御信号）を形成して駆動回路３１ｅに出力する。

駆動回路３１ｅ（インバータ回路）は、入力されたＰＷＭ制御信号に応じて図示しない３対のパワースイッチング素子（半導体素子）をスイッチングすることにより、バッテリ３５から供給される所定の電圧を３相ブラシレスモータ１０に印加する。これにより、ＰＷＭ制御信号に対応したＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが各相の巻線に通電する。この結果、回転子１０ｃが回転し、前述した操舵アシストトルクが発生する。

「各相の巻線の温度推定」
一方、モータ制御装置３０は、巻線の温度が所定温度以上となることにより巻線が損傷する事態を回避するために各相の巻線に通電する電流を制限する。このため、まず、温度推定部３３は、図４に示したように、以下に説明する各種熱量（Ｑｕ、Ｑｖ、Ｑｗ、Ｑuv、Ｑvw、Ｑwu及びＱtemp；図１を参照）を求め、求められた熱量に基づいて各相の巻線の温度を所定時間の経過毎に推定（更新）する。

（Ｕ相の巻線の温度Ｔｕの推定）
Ｕ相温度推定部３３ｂは、Ｕ相の巻線１０ｂ１２に通電される電流Ｉｕ（２相／３相変換部３１ｃからＰＷＭ制御回路３１ｄに入力されるＵ相電流Ｉｕ）の２乗値Ｉｕ^２を下記（１）式に代入することによりＵ相の巻線の発熱量Ｑｕを演算する。
Ｑｕ＝Ｉｕ^２・Ｒ_１ ・・・（１）
なお、Ｒ_１はＵ相の巻線１０ｂ１２の抵抗である。

また、一般に、互いに近接した物体Ｘと物体Ｙとの温度がそれぞれＴｘ、Ｔｙであるとすると、ＹからＸへ移動する熱量は、
Ｑyx＝Ｂ（Ｔｙ−Ｔｘ）
にて表されることが知られている。

そこで、Ｕ−Ｖ相移動熱量演算部３３ｅは、現時点にて推定されている（即ち、所定時間前に更新された（以下同じ））Ｕ相の巻線の温度Ｔｕ（図４のＴｕ(old)）と現時点にて推定されているＶ相の巻線の温度Ｔｖ（Ｔｖ(old)）とを下記（２）式に代入することによりＵ相からＶ相へ移動する熱量Ｑuvを演算する。また、Ｗ−Ｕ相移動熱量演算部３３ｇは、現時点にて推定されているＵ相の巻線の温度Ｔｕ（Ｔｕ(old)）と現時点にて推定されているＷ相の巻線の温度Ｔｗ（Ｔｗ(old)）とを下記（３）式に代入することによりＷ相からＵ相へ移動する熱量Ｑwuを演算する。
Ｑuv＝Ｂ_１（Ｔｕ−Ｔｖ） ・・・（２）
Ｑwu＝Ｂ_２（Ｔｗ−Ｔｕ） ・・・（３）

更に、外気温度変化熱量演算部３３ａは、入力された外気温度tempと前回入力された外気温度temp(old)とを下記（４）式に代入することにより外気温度の変化に伴い３相ブラシレスモータ１０の周囲から同３相ブラシレスモータ１０に与えられる熱量Ｑtempを演算する。
Ｑtemp＝Ａ（temp−temp(old)） ・・・（４）
その後、外気温度変化熱量演算部３３ａは、入力された外気温度tempを前回入力された外気温度temp(old)としてＲＡＭに一時記憶する。

Ｕ相温度推定部３３ｂは、このようにして求められた各熱量を下記（５）式に代入することによりＵ相の巻線の温度Ｔｕを新たに推定する。
Ｔｕ＝Ｔｕ＋Ｃ_１（Ｑｕ−Ｑuv＋Ｑwu＋Ｑtemp） ・・・（５）

（Ｖ相の巻線の温度Ｔｖの推定）
Ｖ相温度推定部３３ｃは、Ｖ相の巻線１０ｂ２２に通電される電流Ｉｖ（２相／３相変換部３１ｃからＰＷＭ制御回路３１ｄに入力されるＶ相電流Ｉｖ）の２乗値Ｉｖ^２を下記（６）式に代入することによりＶ相の巻線の発熱量Ｑｖを演算する。
Ｑｖ＝Ｉｖ^２・Ｒ_２ ・・・（６）
なお、Ｒ_２はＶ相の巻線１０ｂ２２の抵抗である。

また、Ｖ−Ｗ相移動熱量演算部３３ｆは、現時点にて推定されているＶ相の巻線の温度Ｔｖと現時点にて推定されているＷ相の巻線の温度Ｔｗとを下記（７）式に代入することによりＶ相からＷ相へ移動する熱量Ｑvwを演算する。
Ｑvw＝Ｂ_３（Ｔｖ−Ｔｗ） ・・・（７）

Ｖ相温度推定部３３ｃは、このようにして求められた発熱量Ｑｖ及び移動熱量Ｑvwと移動熱量Ｑuv及び外気温度の変化に伴う熱量Ｑtempとを下記（８）式に代入することによりＶ相の巻線の温度Ｔｖを新たに推定する。
Ｔｖ＝Ｔｖ＋Ｃ_２（Ｑｖ−Ｑvw＋Ｑuv＋Ｑtemp） ・・・（８）

（Ｗ相の巻線の温度Ｔｗの推定）
Ｗ相温度推定部３３ｄは、Ｗ相の巻線１０ｂ３２に通電される電流Ｉｗ（２相／３相変換部３１ｃからＰＷＭ制御回路３１ｄに入力されるＷ相電流Ｉｗ）の２乗値Ｉｗ^２を下記（９）式に代入することによりＷ相の巻線の発熱量Ｑｗを演算する。
Ｑｗ＝Ｉｗ^２・Ｒ_３ ・・・（９）
なお、Ｒ_３はＷ相の巻線１０ｂ３２の抵抗である。

Ｗ相温度推定部３３ｄは、このようにして求められた発熱量Ｑｗと移動熱量Ｑwu、移動熱量Ｑvw及び外気温度の変化に伴う熱量Ｑtempとを下記（１０）式に代入することによりＷ相の巻線の温度Ｔｗを新たに推定する。
Ｔｗ＝Ｔｗ＋Ｃ_３（Ｑｗ−Ｑwu＋Ｑvw＋Ｑtemp） ・・・（１０）
なお、（１）〜（１０）式中のＡ、Ｂ_１〜Ｂ_３及びＣ_１〜Ｃ_３は所与の定数である。また、Ｒ_１〜Ｒ_３のそれぞれ、Ｂ_１〜Ｂ_３のそれぞれ及びＣ_１〜Ｃ_３のそれぞれは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

このように温度推定部３３が各相の巻線の発熱量のみでなく各相の巻線と各相と異なる他の相の巻線との間の移動熱量にも基づいて各相の巻線の温度を新たに推定する理由について説明すると、例えば、ステアリングホイール２１が図２にてモータの回転角（電気角）Ｓに対応する操舵角に保持されている間、モータ制御装置３０は、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗより大きさが大きいＵ相電流ＩｕをＵ相の巻線１０ｂ１２に通電し続ける。

これにより、Ｕ相の巻線の温度ＴｕがＶ相の巻線の温度Ｔｖ及びＷ相の巻線の温度Ｔｗよりも高くなる。この結果、図１に示したように、Ｕ相の巻線１０ｂ１２からＶ相の巻線１０ｂ２２へ移動する熱量の大きさ｜Ｑuv｜及びＵ相の巻線１０ｂ１２からＷ相の巻線１０ｂ３２へ移動する熱量の大きさ｜Ｑwu｜が大きくなり、これらの熱が流入したことにより生じるＶ相の巻線の温度Ｔｖの変化分（Ｃ_２・Ｑuv）及びＷ相の巻線の温度Ｔｗの変化分（−Ｃ_３・Ｑwu）が、Ｖ相の巻線の温度Ｔｖ及びＷ相の巻線の温度Ｔｗを推定する際に無視できないほどになる。

従って、温度推定部３３は、前述したように各相の巻線と各相と異なる他の相の巻線との間の移動熱量も考慮して各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗを新たに推定している。この結果、各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗは、各相の巻線の発熱量のみに基づき推定される場合に比較して、より正確に推定される。

「推定された各相の巻線の温度に基づく電流制限」
上述したように各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗは、各相毎に独立して精度良く推定される。図３に示した温度選択部３４は、このように推定された各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗのうちの最高値Ｔmaxを選択する（図５を参照）。

一方、指令電流制御部３１ｂは、巻線温度の最高値Ｔmaxが所定温度以上とならないように２相指令電流値の大きさを所定の値以下に制限して最終的な指令電流値を決定する。ここで、所定温度とは、巻線が過熱し、巻線に施されている被覆が溶ける等の理由によって巻線が損傷する事態を回避できる温度Ｔlim（例えば、１４０℃）である。また、２相指令電流値の大きさを所定の値以下に制限して最終的な指令電流値を求める方法の一例としては、巻線温度の最高値Ｔmaxが所定温度Ｔlim以上となったとき、ｑ軸指令電流値Ｉｑ^＊に０．８を乗算した値を最終的な指令電流値とする場合が挙げられる。

従って、巻線温度の最高値Ｔmaxが所定温度Ｔlim以上とならなかったとき、指令電流制御部３１ｂは、指令電流演算部３１ａから出力された２相指令電流値をそのまま最終的な指令電流値として決定する。

前述したように、２相／３相変換部３１ｃは、２相指令電流値を３相指令電流値に変換する。ここで、２相／３相変換部３１ｃ（電流変換部に相当）は、２相指令電流値（最終的な指令電流値）の大きさが大きいほど３相指令電流値の大きさが大きくなるように電流値を変換する。従って、最終的に各相の巻線に通電される電流Ｉｕ、電流Ｉｖ及び電流Ｉｗの大きさは、最終的な指令電流値の大きさが小さくなるほど小さくなる。

一方、前述したように、温度推定部３３により各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗは正確に推定されている。以上により、２相指令電流値の大きさを所定の値以下に制限することによって各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗは所定温度以上とならないように確実に制御される。これにより、各相の巻線が損傷する事態を回避することができる。

以上に説明したように、本実施形態に係るモータ制御装置３０は、各相の巻線の発熱量Ｑｕ、発熱量Ｑｖ及び発熱量Ｑｗのみでなく各相の巻線と他の相の巻線との間の移動熱量Ｑuv、移動熱量Ｑvw及び移動熱量Ｑwuにも基づいて各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗを新たに推定する。これにより、各相の巻線の温度Ｔｕ、温度Ｔｖ及び温度Ｔｗが正確に推定される。

また、本実施形態に係るモータ制御装置３０は３相ブラシレスモータ１０としての電動パワーステアリング装置用モータに適用されている。従って、電動パワーステアリング装置用モータの巻線に大きな電流が通電され続ける状況が生じても、巻線の温度が所定温度以上とならないように各相の巻線の電流が制限される。この結果、電動パワーステアリング装置用モータの巻線が損傷する事態を回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、コイル（巻線）数が３つの３相ブラシレスモータ１０に基づいて本発明のモータ制御装置３０を説明した。しかし、３相ブラシレスモータ１０のコイル数は、９つ或いは１２等であってもよい。

また、モータ制御装置３０は、３相ブラシレスモータ１０に限られず４相以上の多相交流モータに適用可能である。この場合、温度推定部３３は、現時点にて推定されている任意の相の巻線の温度と同任意の相と異なる他の相の巻線の温度とに基づいて同任意の相と同他の相の巻線との間の移動熱量を求めるとき、「同任意の相と異なる他の相の巻線の温度」として「同任意の相と異なる他の相の巻線のうちの少なくともいずれかの巻線の温度」を用いることができる。例えば、温度推定部３３は、「同任意の相と異なる他の相の巻線の温度」として「同任意の相と異なる他の相の巻線のうち、同任意の相の巻線と隣接した巻線のみの温度」を用いてもよいし、「同任意の相と異なる他の相のすべての巻線の温度」を用いてもよい。

また、（１）式、（６）式及び（９）式にて各相の巻線の発熱量Ｑｕ、発熱量Ｑｖ及び発熱量Ｑｗを求めるために必要な「各相の巻線に通電される電流」は、２相／３相変換部３１ｃから出力された３相指令電流値であってもよく、実際に各相の巻線に通電している電流を図示しない電流センサにて検出することにより得られる電流値であってもよい。

また、指令電流制御部３１ｂは、２相指令電流値を所定の値以下に制限する代わりに、３相指令電流値を制限してもよい。

また、モータ制御装置３０は、３相指令電流値と電流センサにて検出された各相の巻線の電流値との差信号により実際に各相の巻線に流れる電流が、設定された目標電流（指令電流値）となるようにフィードバック制御を行ってもよい。

また、本発明に係るモータ制御装置３０は、電動パワーステアリング装置用モータに適用されるだけでなく、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置用モータに適用されてもよい。また、車両以外の各種装置に搭載された電動モータに適用されてもよい。

３相ブラシレスモータを回転軸に直交する平面にて切断した断面の概略構成図である。 モータの回転角（電気角）と各相の巻線の電流との関係を示した図である。 モータ制御装置及びモータ制御装置が車両の電動パワーステアリング装置用モータに適用された全体概略図である。 温度推定部の機能ブロック図である。 Ｕ相の巻線の温度Ｔｕ、Ｖ相の巻線の温度Ｔｖ、Ｗ相の巻線の温度Ｔｗ及びこれらの温度の最高値Ｔmaxの時間的推移を示した図である。

符号の説明

１０…３相ブラシレスモータ、２０…車両の電動パワーステアリング装置、３０…多相交流モータ制御装置、３１ａ…指令電流演算部、３１ｂ…指令電流制限部、３１ｃ…２相／３相変換部、３１ｄ…ＰＷＭ制御回路、３１ｅ…駆動回路、３２…回転角変換部、３３…温度推定部、３３ａ…外気温度変化熱量演算部、３３ｂ…Ｕ相温度推定部、３３ｃ…Ｖ相温度推定部、３１ｄ…Ｗ相温度推定部、３３ｅ…Ｕ−Ｖ相移動熱量演算部、３３ｆ…Ｖ−Ｗ相移動熱量演算部、３３ｇ…Ｗ−Ｕ相移動熱量演算部、３４…温度選択部、４０…電気制御装置、５１…操舵トルクセンサ、５２…回転角センサ、５３…外気温度センサ、５４…車速センサ。

Claims (3)

1. 多相交流モータにより発生する回転トルクを変更するための電流を同多相交流モータの各相の巻線にそれぞれ通電するモータ通電制御部を備えた多相交流モータ制御装置であって、
   前記モータ通電制御部により前記各相の巻線のうちの任意の相の巻線に通電される電流に基づいて同任意の相の巻線の発熱量を求めるとともに、現時点にて推定されている同任意の相の巻線の温度と同任意の相と異なる他の相の巻線の温度とに基づいて同任意の相の巻線と同他の相の巻線との間の移動熱量を求め、同任意の相の巻線の発熱量及び同任意の相の巻線と同他の相の巻線との間の移動熱量に基づいて同任意の相の巻線の温度を新たに推定する動作を各相の巻線に対して行う温度推定部を備えた多相交流モータ制御装置。
2. 請求項１に記載の多相交流モータ制御装置であって、
   前記モータ通電制御部は、
   前記多相交流モータに要求される回転トルクに応じた指令電流値を演算する指令電流演算部と、
   前記温度推定部により新たに推定された各相の巻線の温度のうちの最高値が所定温度以上とならないように前記指令電流値の大きさを所定の値以下に制限して最終的な指令電流値を決定する指令電流制限部と、
   前記決定された最終的な指令電流値の大きさが大きいほど前記各相の巻線に通電する電流の大きさが大きくなるように同各相の巻線に通電する電流を決定する電流変換部と、
   を含む多相交流モータ制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の多相交流モータ制御装置であって、
   前記多相交流モータとしての車両の電動パワーステアリング装置用モータに適用された多相交流モータ制御装置。
   

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