JP4642606B2 - ブラシレスｄｃモータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータの制御装置に関する。

従来、例えばブラシレスＤＣモータ等のモータの制御において、温度センサにより検出されたステータの温度（例えば、巻線温度等）から、ロータに具備された永久磁石の温度を検出し、この温度から永久磁石の磁束量を推定する装置が知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
また、従来、例えばブラシレスＤＣモータ等のモータの制御において、モータの逆起電力を算出し、この逆起電力からロータに具備された永久磁石の温度を推定する装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−２１２９１５号公報 特開平９−５１７０００号公報 特開２００２−１０６７７号公報

ところで、上記従来技術に係る装置において、例えばステータ等の他の部位の温度から永久磁石の温度を推定する場合には、各温度同士間の相関関係を精度良く把握する必要がある。しかしながら、このような相関関係を精度良く把握するためには、膨大な演算処理が必要となる虞があると共に、他の部位の温度を検出する温度センサに異常が生じた場合には、永久磁石の温度を推定することができなくなるという問題が発生する。
また、上記従来技術に係る装置において、モータの逆起電力から永久磁石の温度を推定する場合には、モータの制御時に温度推定のために相対的に高速の演算処理を実行する必要が生じ、制御処理の演算負荷が過剰に増大してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、演算負荷が過剰に増大することを抑制しつつモータのロータに具備された永久磁石の磁石温度を精度良く推定することが可能なブラシレスＤＣモータの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置は、永久磁石を有するロータと、このロータを回転させる回転磁界を発生するステータ巻線を有するステータとを備えたブラシレスＤＣモータを、前記ステータ巻線への通電を制御するインバータを有するモータ制御手段（例えば、実施の形態でのパワードライブユニット（ＰＤＵ）２１）により回転駆動させるブラシレスＤＣモータの制御装置であって、前記ロータの回転数（例えば、実施の形態でのモータ回転数ＮＭ）に応じて変化する前記永久磁石に対する所定の飽和温度（例えば、実施の形態での磁石飽和温度Ｔｓａｔ）および所定の温度変化時定数（例えば、実施の形態での温度変化時定数Ｂ）に応じた磁石温度（例えば、実施の形態での磁石温度Ｔｍａｇ）の時間変化に基づき、適宜の時刻での前記磁石温度を推定する温度推定手段（例えば、実施の形態での磁石温度推定部３７）を備えることを特徴としている。

上記構成のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、温度推定手段は、ロータの回転数に応じた所定の飽和温度および温度変化時定数に基づく磁石温度の時間変化状態に応じて磁石温度を推定することにより、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ推定精度を向上させることができる。

さらに、請求項１に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置では、前記温度推定手段は、前記磁石温度が増大傾向に変化するように設定する発熱律則演算手段（例えば、実施の形態での発熱律則演算部、ステップＳ１３）と、前記磁石温度が低下傾向に変化するように設定する放熱律則演算手段（例えば、実施の形態での放熱律則演算部５８、ステップＳ１４）とを備え、前記ロータの回転数が所定閾値よりも大きい場合には前記発熱律則演算手段を選択して前記磁石温度を推定し、前記ロータの回転数が前記所定閾値以下である場合には前記放熱律則演算手段を選択して前記磁石温度を推定することを特徴としている。

上記構成のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、ロータの回転数に応じた磁石温度の時間変化状態として、相対的に高回転数領域での発熱律則状態と、相対的に低回転数領域での放熱律則状態とを設定し、発熱律則状態ではロータの回転数が増大することに伴い、磁石温度が増大傾向に変化するように設定し、放熱律則状態ではロータの回転数が増大することに伴い、磁石温度が低下傾向に変化するように設定するだけの単純な演算処理により精度良く磁石温度を推定することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置では、前記発熱律則演算手段は下記数式（１）に基づいて前記磁石温度を演算し、前記放熱律則演算手段は下記数式（２）に基づいて前記磁石温度を演算することを特徴としている。
ここで、
Ｔ（ｎ）：適宜の時刻での磁石温度
Ｔｓａｔ：ロータの回転数に応じた飽和温度
Ｂ：温度変化時定数
Ｃ：磁石温度初期値
ｔ：時間
としている。

上記構成のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、ロータの回転数に応じた所定の飽和温度および温度変化時定数と、時間とにより記述される上記数式（１）および数式（２）に基づき、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ精度良く磁石温度を推定することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置では、前記ブラシレスＤＣモータは内燃機関と共に駆動源として車両に搭載され、前記温度推定手段は、前記内燃機関のイグニッションがオン状態に設定される時点での磁石温度初期値（例えば、実施の形態での磁石温度Ｔｍａｇの初期値）を、直近の過去に前記イグニッションがオフ状態に設定された時点での前記磁石温度（例えば、実施の形態でのＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄ）と、直近の過去に前記イグニッションがオフ状態に設定された時点からの経過時間とに基づく前記放熱律則演算手段での演算処理により推定することを特徴としている。

上記構成のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、内燃機関のイグニッションがオン状態に設定される時点での磁石温度初期値を、ロータの回転数が増大することに伴い、磁石温度が低下傾向に変化するように設定する放熱律則状態に基づき、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ精度良く推定することができる。

さらに、請求項４に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置は、前記温度推定手段により推定された前記磁石温度が所定の閾温度（例えば、実施の形態でのトルク制限開始閾値ＴＨ＿ｏｎ）を超えた場合には、前記ブラシレスＤＣモータの出力が所定値以下となるように制限することを特徴としている。

上記構成のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ精度良く推定された磁石温度に基づき、ブラシレスＤＣモータの出力制限を迅速かつ的確に実行することができ、永久磁石の減磁が生じることを防止することができる。

本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、ロータの回転数に応じた所定の飽和温度および温度変化時定数に基づく磁石温度の時間変化状態に応じて磁石温度を推定することにより、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ推定精度を向上させることができる。
さらに、請求項１に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、発熱律則状態では磁石温度が増大傾向に変化するように設定し、放熱律則状態では磁石温度が低下傾向に変化するように設定するだけの単純な演算処理により精度良く磁石温度を推定することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、ロータの回転数に応じた所定の飽和温度および温度変化時定数と、時間とにより記述される上記数式（１）および数式（２）に基づき、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ精度良く磁石温度を推定することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、内燃機関のイグニッションがオン状態に設定される時点での磁石温度初期値を、放熱律則状態に基づき、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ精度良く推定することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置によれば、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ精度良く推定された磁石温度に基づき、ブラシレスＤＣモータの出力制限を迅速かつ的確に実行することができ、ロータの磁石温度が過度に増大して永久磁石の減磁が生じることを防止することができる。

以下、本発明のブラシレスＤＣモータの制御装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態によるブラシレスＤＣモータの制御装置１０（以下、単に、モータ制御装置１０と呼ぶ）は、例えばハイブリッド車両に内燃機関１１と共に駆動源として搭載されるブラシレスＤＣモータ１２（以下、単に、モータ１２と呼ぶ）を駆動制御するものであって、このモータ１２は、内燃機関１１と直列に直結され、界磁に利用する永久磁石を有するロータ（図示略）と、このロータを回転させる回転磁界を発生するステータ（図示略）とを備えて構成されている。
モータ制御装置１０は、例えば図１に示すように、バッテリ１３を直流電源とするパワードライブユニット（ＰＤＵ）２１と、制御部２２とを備えて構成されている。

このモータ制御装置１０において、複数相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相）のモータ１２の駆動および回生作動は制御部２２から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）２１により行われる。
ＰＤＵ２１は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備え、モータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ１３が接続されている。
ＰＤＵ２１は、例えばモータ１２の駆動時に、制御部２２から出力される指令値（Ｕ相交流電圧指令値Ｖｕ，Ｖ相交流電圧指令値Ｖｖ，Ｗ相交流電圧指令値Ｖｗ）に基づき、バッテリ１３から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１２のステータ巻線への通電を順次転流させることで各電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じたＵ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗをモータ１２の各相へと出力する。

制御部２２は、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、Ｉｄ指令Ｉｄ＿ｃ及びＩｑ指令Ｉｑ＿ｃに基づいて各電圧指令値Ｖｕ＿ｃ，Ｖｖ＿ｃ，Ｖｗ＿ｃを算出し、ＰＤＵ２１へパルス幅変調信号を入力すると共に、実際にＰＤＵ２１からモータ１２に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｓと、Ｉｄ指令Ｉｄ＿ｃ及びＩｑ指令Ｉｑ＿ｃとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。
この制御部２２は、例えば、トルク指令値設定部３１と、電流指令演算部３２と、電流制御演算部３３と、ｄｑ−３相変換部３４と、３相−ｄｑ変換部３５と、角度演算部３６と、磁石温度推定部３７と、トルク制限フラグ設定部３８とを備えて構成されている。
そして、この制御部２２には、モータ１２の各相のステータ巻線に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する少なくとも２つの相電流検出器４１，４２から出力される検出値（例えば、Ｕ相電流Ｉｕ，Ｖ相電流Ｉｖ）と、モータ１２のロータの磁極位置（位相角）を検出する回転センサ４３から出力される検出信号と、外部の制御装置（図示略）から出力されるトルク指令値とが入力されている。

トルク指令値設定部３１は、後述するトルク制限フラグ設定部３８から入力されるトルク制限フラグＬＭＴ＿Ｆのフラグ値に応じて、外部の制御装置（図示略）から入力されるトルク指令値（例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量およびモータ１２の回転数等に応じて必要とされるトルクをモータ１２に発生させるためのトルク指令値）を、何等の制限（つまり、適宜のトルク上限値）を適用せずに出力する非制限部３１ａと、所定の制限（つまり、所定のトルク上限値）を適用して出力する制限部３１ｂとを備えて構成されている。

電流指令演算部３２は、トルク指令値設定部３１から入力されるトルク指令値および後述する角度演算部３６から入力されるモータ回転数ＮＭに基づき、ＰＤＵ２１からモータ１２に供給する各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのＩｄ指令Ｉｄ＿ｃ及びＩｑ指令Ｉｑ＿ｃとして電流制御演算部３３へ出力されている。

この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えばロータの永久磁石による界磁極の磁束方向をｄ軸（界磁軸）とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸（トルク軸）としており、モータ１２のロータに同期して電気角速度ω（以下、単に、回転角速度ωと呼ぶ）で回転している。これにより、ＰＤＵ２１からモータ１２の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるＩｄ指令Ｉｄ＿ｃ及びＩｑ指令Ｉｑ＿ｃを与えるようになっている。

電流制御演算部３３は、第１減算部３３ａにおいてＩｄ指令Ｉｄ＿ｃとｄ軸電流Ｉｄ＿ｓとの偏差ΔＩｄを算出し、第２減算部３３ｃにおいてＩｑ指令Ｉｑ＿ｃとｑ軸電流Ｉｑ＿ｓとの偏差ΔＩｑを算出し、第１制御演算部３３ｂにおいて、例えばＰＩ（比例積分）動作により、偏差ΔＩｄを制御増幅してｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出し、第２制御演算部３３ｄにおいて、例えばＰＩ（比例積分）動作により、偏差ΔＩｑを制御増幅してｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。

ｄｑ−３相変換部３４は、後述する角度演算部３６から入力されるロータの回転角度θを用いて、ｄｑ座標上でのｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、静止座標である３相交流座標上でのＵ相交流電圧指令値Ｖｕ＿ｃおよびＶ相交流電圧指令値Ｖｖ＿ｃおよびＷ相交流電圧指令値Ｖｗ＿ｃに変換する。そして、各電圧指令値Ｖｕ＿ｃ，Ｖｖ＿ｃ，Ｖｗ＿ｃを、ＰＤＵ２１の各スイッチング素子をパルス幅変調（ＰＷＭ）によりオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令（つまり、パルス幅変調信号）へと変換して出力する。なお、各パルスのデューティは予めｄｑ−３相変換部３４に記憶されている。

３相−ｄｑ変換部３５は、後述する角度演算部３６から入力される回転角度θを用いて、静止座標上における電流である各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、モータ１２の回転位相による回転座標すなわちｄｑ座標上でのｄ軸電流Ｉｄ＿ｓおよびｑ軸電流Ｉｑ＿ｓに変換する。このため、３相−ｄｑ変換部３５には、モータ１２の各相のステータ巻線に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する少なくとも２つの相電流検出器４１，４２から出力される検出値（例えば、Ｕ相電流Ｉｕ＿ｓ，Ｖ相電流Ｉｖ＿ｓ）が入力されている。なお、ステータは３相であるため、任意の１相を流れる電流は他の２相を流れる電流によって一義的に決まり、例えばＷ相電流Ｉｗ＝｛−（Ｕ相電流Ｉｕ＋Ｖ相電流Ｉｖ）｝となる。

角度演算部３６は、回転センサ４３から出力される検出信号に基づきロータの回転角度（つまり所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）θおよびモータ回転数ＮＭを算出する。

磁石温度推定部３７は、モータ１２の運転状態に応じた磁石温度の変化状態として、例えば、角度演算部３６から入力されるモータ回転数ＮＭに応じた発熱律則状態と放熱律則状態とを設定し、磁石温度Ｔｍａｇが制御経過時間に応じて増大傾向に変化する発熱律則状態に対して磁石温度Ｔｍａｇを推定する発熱律則演算部（図示略）と、磁石温度Ｔｍａｇが制御経過時間に応じて低下傾向に変化する放熱律則状態に対して磁石温度Ｔｍａｇを推定する放熱律則演算部５８とを備え、モータ回転数ＮＭに応じて発熱律則演算部または放熱律則演算部５８の何れかを選択して磁石温度Ｔｍａｇを推定する。
例えば、磁石温度推定部３７は、モータ回転数ＮＭが所定閾値ＮＭ１よりも大きい場合には、永久磁石の自己発熱量が増大する高回転数領域であると判断して、発熱律則演算部により磁石温度Ｔｍａｇを推定する。また、モータ回転数ＮＭが所定閾値ＮＭ１以下である場合には、周囲温度により永久磁石の温度下降速度が増大する低回転数領域であると判断して、放熱律則演算部５８により磁石温度Ｔｍａｇを推定する。

また、磁石温度推定部３７は、特に車両の運転状態に応じて磁石温度Ｔｍａｇの初期値を推定する構成として、例えば図２に示すように、記憶部５１と、ＩＧＯＦＦ時データ有無判定部５２と、ＩＧＯＦＦ時データ消失設定部５３と、ＩＧＯＦＦ時データ出力部５４と、初期値設定部５５と、経過時間演算部５６と、タイマ５７と、放熱律則演算部５８とを備えている。

各発熱律則演算部および放熱律則演算部５８は、例えば、角度演算部３６から入力されるモータ回転数ＮＭに応じて変化するロータの永久磁石に対する所定の飽和温度Ｔｓａｔおよび所定の温度変化時定数Ｂと、適宜の磁石温度初期値Ｃと、時間ｔとに基づき、所定周期毎に実行される算出処理のうち、ｎ（任意の自然数）番目の算出処理での磁石温度Ｔ（ｎ）を、各下記数式（３）および上記数式（４）により算出する。

なお、上記数式（３）および上記数式（４）において、前回の算出処理での磁石温度Ｔ（ｎ−１）が存在する場合には、例えば下記数式（５）および下記数式（６）に示すように、前回の磁石温度Ｔ（ｎ−１）を磁石温度初期値Ｃとして設定可能であり、この場合、例えば発熱律則演算部により算出される磁石温度Ｔ（ｎ）の時間変化は、図３に示すように変化する。また、図３には、放熱律則演算部５８により算出される磁石温度Ｔ（ｎ）の時間変化の一例を示した。

なお、モータ回転数ＮＭに応じて変化する温度変化時定数Ｂおよび磁石飽和温度Ｔｓａｔは、予め設定された所定のマップに対するマップ検索により算出され、温度変化時定数Ｂは、例えば図４に示すように、モータ回転数ＮＭの増大に伴い、増大傾向に変化する増大率によって増大傾向に変化するように設定され、磁石飽和温度Ｔｓａｔは、例えば図５に示すように、モータ回転数ＮＭの増大に伴い、減少傾向に変化する増大率によって増大傾向に変化するように設定されている。

磁石温度推定部３７において、特に磁石温度Ｔｍａｇの初期値を推定するための記憶部５１は、例えば内燃機関１１のイグニッションが直近の過去にオフ状態に設定された時点で算出された磁石温度Ｔｍａｇ（ＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄ）を少なくとも所定期間に亘って記憶する。
なお、この所定期間は、イグニッションがオフ状態に設定された以後の磁石温度Ｔｍａｇが所定の閾初期値ＴＨ＿ｉｎｉ未満まで低下するのに要する時間以上となるように設定されている。

ＩＧＯＦＦ時データ有無判定部５２は、記憶部５１にＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄが記憶されているか否かを判定し、この判定結果に応じてＩＧＯＦＦ時データ消失設定部５３またはＩＧＯＦＦ時データ出力部５４の何れかの作動を指示する指令信号を出力する。
つまり、ＩＧＯＦＦ時データ有無判定部５２は、記憶部５１にＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄが記憶されていないと判定した場合には、磁石温度Ｔｍａｇが所定の閾初期値ＴＨ＿ｉｎｉ未満まで低下していると判断して、ＩＧＯＦＦ時データ消失設定部５３の作動を指示する。
一方、記憶部５１にＩＧＯＦＦ時データが記憶されていると判定した場合には、磁石温度Ｔｍａｇが所定の閾初期値ＴＨ＿ｉｎｉ未満まで低下していないと判断して、ＩＧＯＦＦ時データ出力部５４の作動を指示する。

そして、ＩＧＯＦＦ時データ消失設定部５３は、磁石温度Ｔｍａｇの初期値として所定の磁石最低温度Ｔ０を初期値設定部５５から出力させる。
また、ＩＧＯＦＦ時データ出力部５４は、記憶部５１に記憶されているＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄおよびイグニッションが直近の過去にオフ状態に設定された時刻（ＩＧＯＦＦ時刻）を出力する。

経過時間演算部５６は、ＩＧＯＦＦ時データ出力部５４から出力されるＩＧＯＦＦ時刻のデータと、タイマ５７から出力される現在時刻のデータとに基づき、ＩＧＯＦＦ時刻から現在時刻までの経過時間を算出する。
放熱律則演算部５８は、例えば上記数式（４）において、ＩＧＯＦＦ時データ出力部５４から出力されるＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄを磁石温度初期値Ｃとし、経過時間演算部５６から出力される経過時間を時間ｔとし、さらに、この時点で角度演算部３６から入力されるモータ回転数ＮＭに応じた所定の飽和温度Ｔｓａｔおよび所定の温度変化時定数Ｂに基づき磁石温度Ｔ（ｎ）を算出し、この算出結果である磁石温度Ｔ（ｎ）を磁石温度Ｔｍａｇの初期値として出力する。

トルク制限フラグ設定部３８は、磁石温度推定部３７から出力される磁石温度Ｔｍａｇに基づき、モータ１２から出力されるトルクに対するトルク指令値を所定のトルク上限値以下に制限するか否かを指示するトルク制限フラグＬＭＴ＿Ｆのフラグ値を設定する。

本実施形態によるモータ制御装置１０は上記構成を備えており、次に、このモータ制御装置１０の動作、特に、車両の運転状態に応じて磁石温度Ｔｍａｇの初期値を推定する処理と、適宜の時刻での磁石温度Ｔｍａｇを推定し、この推定結果に応じてモータ１２の出力を制御する処理とについて添付図面を参照しながら説明する。

以下に、車両の運転状態に応じて磁石温度Ｔｍａｇの初期値を推定する初期値設定処理について説明する。
先ず、図６に示すステップＳ０１においては、記憶部５１にＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄが記憶されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、磁石温度Ｔｍａｇが所定の磁石最低温度Ｔ０まで低下していると判断して、後述するステップＳ０８に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、磁石温度Ｔｍａｇが所定の磁石最低温度Ｔ０まで低下していないと判断して、ステップＳ０２に進む。

そして、ステップＳ０２においては、イグニッションが直近の過去にオフ状態に設定された時刻（ＩＧＯＦＦ時刻）を取得する。
次に、ステップＳ０３においては、ＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄを取得する。
そして、ステップＳ０４においては、例えば上記数式（６）において、前回の磁石温度Ｔ（ｎ−１）として、ＩＧＯＦＦ時データＴｍａｇ＿ｏｌｄを設定する。
そして、ステップＳ０５においては、例えば上記数式（６）により磁石温度Ｔ（ｎ）を算出する。
そして、ステップＳ０６においては、算出した磁石温度Ｔ（ｎ）を磁石温度Ｔｍａｇとして設定する。

そして、ステップＳ０７においては、磁石温度Ｔｍａｇが所定の閾初期値ＴＨ＿ｉｎｉ未満であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
そして、ステップＳ０８においては、所定の磁石最低温度Ｔ０を磁石温度Ｔｍａｇとして設定し、一連の処理を終了する。

以下に、適宜の時刻での磁石温度Ｔｍａｇを推定し、この推定結果に応じてモータ１２の出力を制御する処理について説明する。
先ず、図７に示すステップＳ１１においては、角度演算部３６により算出されるモータ回転数ＮＭを取得する。
次に、ステップＳ１２においては、取得したモータ回転数ＮＭが所定閾値ＮＭ１よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、永久磁石の自己発熱量が増大する高回転数領域であると判断して、ステップＳ１３に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、周囲温度により永久磁石の温度下降速度が増大する中回転数領域であると判断して、ステップＳ１４に進む。

そして、ステップＳ１３においては、上述したステップＳ０１〜ステップＳ０８の処理により設定された磁石温度Ｔｍａｇの初期値、あるいは、前回の算出処理での磁石温度Ｔ（ｎ−１）が存在する場合には、この前回の磁石温度Ｔ（ｎ−１）を、磁石温度初期値Ｃとして設定し、さらに、モータ回転数ＮＭに応じた所定の飽和温度Ｔｓａｔおよび所定の温度変化時定数Ｂに基づき、上記数式（３）による発熱律則演算を実行して磁石温度Ｔ（ｎ）を算出する。そして、この算出結果である磁石温度Ｔ（ｎ）を磁石温度Ｔｍａｇとして設定し、後述するステップＳ１５に進む。
また、ステップＳ１４においては、上述したステップＳ０１〜ステップＳ０８の処理により設定された磁石温度Ｔｍａｇの初期値、あるいは、前回の算出処理での磁石温度Ｔ（ｎ−１）が存在する場合には、この前回の磁石温度Ｔ（ｎ−１）を、磁石温度初期値Ｃとして設定し、さらに、モータ回転数ＮＭに応じた所定の飽和温度Ｔｓａｔおよび所定の温度変化時定数Ｂに基づき、上記数式（４）による放熱律則演算を実行して磁石温度Ｔ（ｎ）を算出する。そして、この算出結果である磁石温度Ｔ（ｎ）を磁石温度Ｔｍａｇとして設定し、ステップＳ１５に進む。

そして、ステップＳ１５においては、トルク制限フラグＬＭＴ＿Ｆのフラグ値が「０」であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１８に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１６に進む。
そして、ステップＳ１６においては、磁石温度Ｔｍａｇが所定のトルク制限開始閾値ＴＨ＿ｏｎ以上であるか否かを判定する。
ステップＳ１６の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ１６の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１７に進み、このステップＳ１７においては、トルク制限フラグＬＭＴ＿Ｆのフラグ値に「１」を設定して、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ１８においては、磁石温度Ｔｍａｇが所定のトルク制限終了閾値ＴＨ＿ｏｆｆ未満であるか否かを判定する。
ステップＳ１８の判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、ステップＳ１８の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１９に進み、このステップＳ１９においては、トルク制限フラグＬＭＴ＿Ｆのフラグ値に「０」を設定して、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施形態によるブラシレスＤＣモータの制御装置１０によれば、モータ回転数ＮＭに応じた磁石温度の変化状態として、相対的に高回転数領域での発熱律則状態と、相対的に低回転数領域での放熱律則状態とを設定し、各状態をモータ回転数ＮＭに応じて変化する所定の飽和温度Ｔｓａｔおよび所定の温度変化時定数Ｂに基づく単純な数式により記述したことにより、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止することができる。
しかも、車両の運転状態（例えば、直近の過去に内燃機関１１のイグニッションがオフ状態に設定されてからの経過時間等）あるいはモータ回転数ＮＭに応じて磁石温度初期値Ｃを更新しつつ磁石温度Ｔｍａｇを推定することにより、単純な演算処理でありながら精度良く磁石温度Ｔｍａｇを推定することができる。
そして、温度推定に要する演算処理が複雑化することを防止しつつ精度良く推定された磁石温度Ｔｍａｇに基づき、モータ１２の出力制限を迅速かつ的確に実行することができ、磁石温度Ｔｍａｇが過剰に増大して永久磁石の減磁が生じることを防止することができる。

本発明の実施形態に係るブラシレスＤＣモータの制御装置の構成図である。 図１に示す磁石温度推定部の構成図である。 発熱律則演算部により算出される磁石温度Ｔ（ｎ）の時間変化の一例と、放熱律則演算部により算出される磁石温度Ｔ（ｎ）の時間変化の一例とを示すグラフ図である。 モータ回転数ＮＭに応じた温度変化時定数Ｂの変化の一例を示すグラフ図である。 モータ回転数ＮＭに応じた磁石飽和温度Ｔｓａｔの変化の一例を示すグラフ図である。 初期値設定処理の一例を示すフローチャートである。 磁石温度Ｔｍａｇの推定結果に応じてモータの出力を制御する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ブラシレスＤＣモータの制御装置
２１ パワードライブユニット（ＰＤＵ）（モータ制御手段）
３７ 磁石温度推定部（温度推定手段）
５８ 放熱律則演算部（放熱律則演算手段）
ステップＳ１３ 発熱律則演算手段
ステップＳ１４ 放熱律則演算手段

Claims (4)

1. 永久磁石を有するロータと、このロータを回転させる回転磁界を発生するステータ巻線を有するステータとを備えたブラシレスＤＣモータを、前記ステータ巻線への通電を制御するインバータを有するモータ制御手段により回転駆動させるブラシレスＤＣモータの制御装置であって、
   前記ロータの回転数に応じて変化する前記永久磁石に対する所定の飽和温度および所定の温度変化時定数に応じた磁石温度の時間変化に基づき、適宜の時刻での前記磁石温度を推定する温度推定手段を備え、
   前記温度推定手段は、前記磁石温度が増大傾向に変化するように設定する発熱律則演算手段と、前記磁石温度が低下傾向に変化するように設定する放熱律則演算手段とを備え、前記ロータの回転数が所定閾値よりも大きい場合には前記発熱律則演算手段を選択して前記磁石温度を推定し、前記ロータの回転数が前記所定閾値以下である場合には前記放熱律則演算手段を選択して前記磁石温度を推定することを特徴とするブラシレスＤＣモータの制御装置。
2. 前記発熱律則演算手段は下記数式（１）に基づいて前記磁石温度を演算し、前記放熱律則演算手段は下記数式（２）に基づいて前記磁石温度を演算することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの制御装置。
   

   

   

   ここで
   Ｔ（ｎ）：適宜の時刻での磁石温度
   Ｔｓａｔ：ロータの回転数に応じた磁石飽和温度
   Ｂ：温度変化時定数
   Ｃ：磁石温度初期値
   ｔ：時間
   としている。
3. 前記ブラシレスＤＣモータは内燃機関と共に駆動源として車両に搭載され、
   前記温度推定手段は、前記内燃機関のイグニッションがオン状態に設定される時点での磁石温度初期値を、直近の過去に前記イグニッションがオフ状態に設定された時点での前記磁石温度と、直近の過去に前記イグニッションがオフ状態に設定された時点からの経過時間とに基づく前記放熱律則演算手段での演算処理により推定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレスＤＣモータの制御装置。
4. 前記温度推定手段により推定された前記磁石温度が所定の閾温度を超えた場合には、前記ブラシレスＤＣモータの出力が所定値以下となるように制限することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載のブラシレスＤＣモータの制御装置。

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