JP5518122B2 - 電動過給機の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の吸気通路に設けられる電動過給機の過熱保護を効果的に行うことができる電動過給機の制御装置に関するものである。

内燃機関を過給することにより出力の増加を図る手段として、ターボチャージャーおよびスーパーチャージャーが知られている。ターボチャージャーは、内燃機関の排気ガスで駆動されるタービンによってコンプレッサを駆動し、このコンプレッサで圧縮した空気により過給を行うようになっている。また、スーパーチャージャーは、内燃機関とコンプレッサをベルトやギア等で繋ぎ、その回転でコンプレッサを駆動して過給を行うようになっている。

近年、ターボチャージャーの回転軸に電動機を取り付け、ターボチャージャーの動力をアシストする電動ターボチャージャー、あるいは吸気通路に電動機で駆動される過給機を設け、内燃機関に依存せず吸入空気を過給する電動コンプレッサが開発されている。かかる電動ターボチャージャー、電動コンプレッサを備えることにより、内燃機関の出力が増加するとともに、運転者の要求に沿った加速応答性が得られる。

しかしながら、例えば０〜２０万ｒｐｍという超高速、大電流での駆動を必要とする電動過給機は、温度上昇による耐久性の低下を課題としている。まず、電動過給機を通過したあとの空気は圧縮され高温となる。加えて、電動過給機の軸を支持する軸受け部からも大きな発熱が生じる。また、過給機を駆動する電動機のコイルに大電流を流すため、電動機の温度が上昇する。更に、配線抵抗による損失、電動機を制御する電力変換装置、例えばインバータのスイッチング損失も温度上昇の要因となる。このように様々な箇所における温度上昇によって、電動過給機の各部品は劣化し破損に至る場合がある。

そこで、電動過給機の温度上昇対策として、例えば特開２００６−３４２７３８号公報（特許文献１）によれば、電動機の温度に応じて回転速度抑制値を定め、これを回転速度目標値から減算することにより、電動機の回転を抑制し、過熱を防止している。

特開２００６−３４２７３８号公報

ところで、電動過給機の部品の中において、温度上昇による劣化及び破損が最も懸念されるのは電動機を制御するインバータの半導体素子である。しかしながら、前記特許文献1では、電動機の温度に応じた回転速度の抑制によって電動機の温度上昇を抑え、電動機
の耐久性低下を防止しているが、インバータの温度上昇に対しては十分な考慮がなされていない。

インバータは、運転者の加速要求に応じて電動機の回転速度目標値を定め、これに応じて半導体素子をスイッチングし、バッテリからの直流電力を交流電力に変換して電動機へ供給している。そして、高回転ほど温度上昇する傾向は電動機と同様であるが、インバータは、電動機の制御が不要な場合を除いて常に半導体素子のスイッチング動作を行っており、電動機の温度上昇と完全な比例関係にはない。このため電動機の温度に基づいた回転
抑制では、インバータの温度上昇低減に対する効果が不十分である。言い換えれば、インバータの温度に応じて過熱保護を行えば、電動過給機全体の温度上昇を抑えることができる。

この発明は、電力変換装置の温度に応じて過熱保護係数を定め、これに基づいて電動機の回転速度を抑制することにより、電動過給機の過熱保護を効果的に行う電動過給機の制御装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、この発明に係る電動過給機の制御装置は、スロットルポジションを検出するスロットルポジション検出手段を備え、前記スロットルポジション検出手段で検出されたスロットルポジション値に応じて電動機によりコンプレッサを駆動し、内燃機関の過給を行う電動過給機を制御する装置において、
前記電動機の回転速度検出値を求める回転速度検出手段と、前記電動機の回転速度指令値を演算する回転速度指令演算手段と、前記回転速度検出手段で求められた回転速度検出値と前記回転速度指令演算手段で演算された回転速度指令値とに基づき、前記電動機の制御量を演算する電動機制御量演算手段と、直流電力を交流電力に変換し前記電動機に供給する電力変換装置の温度を検出する電力変換部温度検出手段と、前記電力変換部温度検出手段で検出された電力変換部温度に基づいて過熱保護係数値を出力する過熱保護係数算出手段と、を備えると共に、
前記回転速度指令演算手段は、前記スロットルポジション値に基づき、回転速度目標値を演算する回転速度目標演算手段と、前記回転速度目標値に前記過熱保護係数値を乗じることによって、前記回転速度指令値を演算する過熱制限手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係る電動過給機の制御装置によれば、前記構成により、電動過給機の過熱保護を効果的に行うことができ、部品の劣化及び破損を防ぐことができる。

この発明の実施の形態１に係る電動過給機の制御装置を備えた電動過給機のシステム構成図である。 この発明の実施の形態１に係る電動過給機の制御装置を説明するブロック回路図である。 この発明の実施の形態１に係る電動過給機の制御装置の過熱保護係数算出手段が参照するマップの一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電動過給機の制御装置の動作を説明するフローチャートである。 電動過給機の制御装置の回転速度指令値を過熱保護なしの場合と、回転速度目標値に過熱保護係数値を乗じた場合と、回転速度上限値で回転速度目標値を制限した場合と、加速レート上限値で回転速度目標値を制限した場合について、縦軸を回転速度指令値、横軸を時間として比較した図である。 この発明の実施の形態１に係る電動過給機の制御装置の過熱保護係数算出手段が参照するマップの他の例を示す図である。

以下、この発明に係る電動過給機の制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電動過給機の制御装置を備えた電動過給機のシ
ステム構成図である。図１において、符号１は内燃機関（以下、エンジンと称する）を示しており、このエンジン１は４気筒のエンジンで、電動機２によりコンプレッサ３を駆動し、より多くの吸入空気を過給して、高出力化だけでなく低燃費化をも実現し得るものである。なお、適用されるエンジン１に気筒数の制限はない。また、エンジン１の燃焼方式についても制限はなく、シリンダー（図示省略）内に燃料を噴射する直墳エンジン、あるいはスロットルバルブ４の後段に設けられるインテークマニホール５内に燃料を噴射するポート噴射エンジンに適用することが可能である。

大気中から取り込まれた空気は、まず、吸入管６に設けられたエアクリーナー７によって大気中の塵埃が取り除かれる。次に、電動機２によって駆動されるコンプレッサ３を介して、吸入された空気が圧縮される。ここで圧縮された空気は、圧力上昇により温度が上昇しているため、充填効率を向上させる目的でインタークーラ８において冷却を行う。この空気あるいはポート噴射エンジンの場合は混合気が、アクチュエータ９によって駆動されるスロットルバルブ４のスロットルポジションに応じてエンジン１内に吸入される。そして、エンジン１に吸入された後に混合気に着火することでエンジン１内のシリンダーが押し下げられ、クランク（図示省略）によりシリンダーの上下運動を回転運動に変換し、車両の推進力となる動力として利用される。

エンジン１での燃焼後の排気ガスは、エギゾーストマニホールド１０を介して排出され、排気ガス浄化触媒などが一体となっているマフラー（図示省略）により浄化されて大気中に排出される。

図２は、電動機２を制御する制御装置１１を説明する回路ブロック図である。制御装置１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどからなる算術論理演算が可能な装置であって、次のように構成されている。

駆動可否決定手段１２は、エンジン制御装置（以下、エンジンＥＣＵと称する）１３から出力される電動機２の駆動指令信号に基づいて駆動可否を決定し、電動機２の駆動指令もしくは停止指令を示す駆動可否信号を出力する。

回転速度指令演算手段１４は、回転速度指令値を演算により定めて出力する。回転速度検出手段１５は、モータ位置センサ１６からのモータ位置信号に基づいて回転速度検出値を求めて出力する。そして、差分器１７により回転速度指令値と回転速度検出値との差分を求め、この差分に基づき、電動機制御量演算手段１８が電動機制御量を出力する。

電力変換装置１９は、駆動可否決定手段１２から駆動指令信号が出力されている場合に限り、電動機制御量演算手段１８の出力に応じて、図１に示す車載バッテリ２０からの直流電力を交流電力に変換して電動機２に供給し、コンプレッサ３を駆動する。この構成によってエンジン１の出力が増加するとともに、運転者の要求に沿った加速応答性が得られる。

しかしながら、電動機２で駆動される過給機は、温度上昇による耐久性の低下を課題としている。まず、コンプレッサ３を通過したあとの空気は圧縮され高温となる。加えて、０〜２０万ｒｐｍという超高速で駆動されることから、電動機２の軸を支持する軸受け部からも大きな発熱が生じる。また、一般に自動車の電圧は１４Ｖと低電圧のため大電流を必要とするが、電動機２のコイルに大電流を流すと電動機２の温度が上昇する。更に、配線抵抗による損失、電力変換装置１９を構成する半導体素子のスイッチング損失も、温度上昇の要因である。このように、電動過給機において、様々な箇所で温度上昇が生じており、特に、高回転、大電流状態での連続運転に際して温度上昇は大きく、各部品が劣化し破損に至る場合がある。

その中でも温度上昇による劣化及び破損が最も懸念される部品は、電力変換装置１９の半導体素子である。したがって、電力変換装置１９の温度を取得し、これに基づいてコンプレッサ３の回転を抑制すれば、温度上昇を抑えることができ、部品の劣化及び破損の防止に有効であるといえる。

ここで重要なのは、回転抑制に電力変換装置１９の温度を用いることである。前述のように、電動機２の温度を取得し、これに基づいてコンプレッサ３の回転を抑制する技術が既に知られているが、電力変換装置１９の温度上昇に対しては、十分な考慮がなされていない。高回転ほど温度上昇する傾向は電動機２と同様であるが、電力変換装置１９は、電動機２の制御が不要である場合を除いて、常に半導体素子のスイッチング動作を行っており、電力変換装置１９の温度上昇と電動機２の温度上昇は完全な比例関係にはないため、電動機２の温度に基づいた回転抑制では、電力変換装置１９の温度上昇低減に対する効果が不十分である。言い換えれば、電力変換装置１９の温度に応じて過熱保護を行えば、電動過給機全体の温度上昇を抑えることができる。

そこで本実施の形態では、電力変換装置１９の温度上昇を抑え、部品の耐久性低下を防止するために、電力変換部温度検出手段２１と過熱保護係数算出手段２２を備えるとともに、回転速度指令演算手段１４を回転速度目標演算手段１４ａと過熱制限手段１４ｂにより構成する。

電力変換部温度検出手段２１は、電力変換部温度センサ２３から電力変換部温度を検出し出力する。また、過熱保護係数算出手段２２は、過熱保護係数マップを備えており、電力変換部温度検出手段２１の出力に応じて読み出し、過熱保護係数値として出力する。図３は、前記過熱保護係数マップの一例で、縦軸を過熱保護係数、横軸を電力変換部温度として示している。図３に示すとおり、過熱保護係数値は０〜１の値をとり、各値は予め実車試験等を行なった結果に基づいて定め、例えばＲＯＭに格納しておく。

回転速度目標演算手段１４ａは、エンジンＥＣＵ１３から出力されたスロットルポジション値、空気流量値、エンジン１の回転速度値に基づいて回転速度目標値を演算により定めて出力する。過熱制限手段１４ｂは、回転速度目標演算手段１４ａの出力に、過熱保護係数算出手段２２の出力を乗じたものを回転速度指令値として出力する。

ここで、過熱保護係数値が１の場合は、回転速度目標演算手段１４ａの出力と、過熱制限手段１４ｂの出力は同じであり、電動機２の回転は抑制されておらず、運転者の加速要求どおりの出力が得られる。過熱保護係数値を零に近づければ近づけるほど、過熱制限手段１４ｂの出力は小さくなり、電動機２の回転が抑制される。そして、過熱保護係数値が零の場合には過熱制限手段１４ｂは回転速度指令値として零を出力し、電動機２の駆動を停止する。

なお、エンジンＥＣＵ１３は、スロットルバルブ４からスロットルポジション値を得る。ここで、スロットルポジション値の代わりにアクセル開度値を用いてもよい。スロットルバルブ４は、所謂、電子制御式スロットルバルブであり、運転者がアクセルペダル２４を踏み込むとアクセルペダル２４の操作量をセンサで検出し、これに応じてアクチュエータ９が動作し駆動してスロットルバルブ４のスロットルポジション値を変化させるため、スロットルポジション値はアクセル開度値とほぼ同義とみなせる。しかしながら加速時などの過渡期においては、スロットルポジション値がアクセル開度値と等しくなるまでにはいくらかの時間を要する。アクセル開度値を用いて制御をすれば、運転者の加速要求に対する応答性が向上する。

次に、図４のフローチャートを参照しながら、制御装置１１の具体的な動作について説明する。図３はスタートからエンドまでのＳ１０１からＳ１１０を含んでおり、制御装置１１は一連の処理を繰り返し行う。

まず、ステップＳ１０１でエンジンＥＣＵ１３の出力を、空気流量値、エンジン回転速度値、駆動指令値、スロットルポジション値としてマイクロコンピュータのメモリ（図示省略）に読み込み記憶する。

ステップＳ１０２ではモータ位置センサ１６の出力より回転速度検出手段１５で回転速度検出値を求め、メモリに読み込み記憶する。ステップＳ１０３では電力変換部温度センサ２３の出力より電力変換部温度をメモリに読み込み記憶する。

次のステップＳ１０４では、メモリに記憶された駆動指令値により駆動可否決定手段１２でモータ駆動の可否を判断する。ステップＳ１０４での判断結果がＹＥＳの時はステップＳ１０５進み、判断結果がＮＯの時はステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では停止指令を出力し、ステップＳ１０１に戻る。

次のステップＳ１０５では図３に示す過熱保護係数マップを参照し、メモリに記憶された電力変換部温度に応じた値を読み出し、過熱保護係数値としてメモリに記憶する。

ステップＳ１０７ではメモリに記憶された空気流量値、エンジン回転速度値、スロットルポジション値から回転速度目標演算手段１４ａで回転速度目標値を演算し、メモリに記憶する。

ステップＳ１０８ではメモリに記憶された回転速度目標値に過熱保護係数値を乗じて、回転速度指令値を演算し、メモリに記憶する。

ステップＳ１０９ではメモリに記憶された回転速度指令値と回転速度検出手段１５で求められた回転速度検出値との差分を差分器１７で演算し、メモリに記憶する。

ステップＳ１１０ではメモリに記憶された回転速度指令値と回転速度検出値との差分に応じて、電動機制御量を定めて出力する。電力変換装置１９は、制御装置１１から出力される電動機制御量信号に応じて、車載バッテリ２０からの直流電力を交流電力に変換し、電動機２に供給する。

以上のように、実施の形態１に係る電動過給機の制御装置によれば、電動過給機の温度上昇を抑制し、部品の耐久性の劣化及び破損を防止することが可能となる。

なお、本実施の形態では、過熱制限手段１４ｂは、回転速度目標演算手段１４ａの出力に過熱保護係数算出手段２２の出力を乗じて、回転速度指令値として出力しているが、過熱制限手段１４ｂは、回転速度上限決定手段と回転速度制限手段とを備え、前記回転速度上限決定手段は、電動機２を駆動し得る最大回転速度値を予め定めておき、最大回転速度値に過熱保護係数算出手段２２の出力を乗じて、回転速度上限値として出力し、前記回転速度制限手段は、回転速度目標演算手段１４ａの出力を前記回転速度上限値で制限し、回転速度指令値として出力する構成としてもよい。具体的には、回転速度上限値と回転速度目標演算手段１４ａの出力を比較し、回転速度目標演算手段１４ａの出力が回転速度上限値未満の場合は、回転速度目標演算手段１４ａの出力を回転速度指令値として出力し、回転速度目標演算手段１４ａの出力が回転速度上限値以上の場合は、回転速度上限値を回転速度指令値として出力する。

図５は、電動過給機の制御装置の回転速度指令値を過熱保護なしの場合と、回転速度目標値に過熱保護係数値を乗じた場合と、回転速度上限値で回転速度目標値を制限した場合と、加速レート上限値で回転速度目標値を制限した場合について、縦軸を回転速度指令値、横軸を時間として比較した図である。

図５に示すとおり、過熱保護のため回転抑制が必要な場合において、回転速度上限値で回転速度目標値を制限して回転速度指令値とすれば、電動機２の高回転での駆動は制限するが、低回転域では回転抑制は行わないため、運転者の加速要求に対する応答性を損なうことなく維持することができる。

なお、過熱保護時は電動機２が回転し得る最大回転速度が低減されるが、例えば、電動コンプレッサと機械式過給機を組み合わせて過給を行う構成とすれば、定常域における出力は、機械式過給機が駆動することによって向上できるため、この場合、電動コンプレッサにおいては加速応答性を優先すればよい。

また、本実施の形態では、過熱制限手段１４ｂは、回転速度目標演算手段１４ａの出力に過熱保護係数算出手段２２の出力を乗じて、回転速度指令値として出力しているが、回転速度指令演算手段１４の出力と回転速度目標演算手段１４ａの出力に基づき、回転レート目標値を演算する回転レート目標演算手段を備えるとともに、過熱制限手段１４ｂは、加速レート上限決定手段と加速レート制限手段とを備え、前記加速レート上限決定手段は、電動機２を駆動し得る最大加速レートを予め定めておき、最大回転レートに過熱保護係数算出手段２２の出力を乗じて、加速レート上限値として出力し、前記加速レート制限手段は、回転速度目標演算手段１４ａの出力を加速レート上限値で制限し、回転速度指令値として出力する構成としてもよい。具体的には、加速レート上限値と回転レート目標値を比較し、回転レート目標値が加速レート上限値未満の場合は、回転速度目標演算手段１４ａの出力を回転速度指令値として出力し、回転レート目標値が加速レート上限値以上の場合は、加速レート上限値と回転速度指令演算手段１４の出力の前回値とに基づき回転速度指令値を演算し、出力する。

電動機２の急加速時は、大電流を必要とし、大きな発熱が生じやすい。図５に示すとおり、回転速度目標値を加速レート上限値で制限すれば、大きな過熱保護効果が見込める。また、回転速度目標値を回転速度上限値で制限する手法と組み合わせることにより、過熱保護を目的とした回転抑制の自由度が向上する。

また、本実施の形態では、過熱保護係数算出手段２２の出力に基づき、電動機２の回転を抑制することとしたが、電動機制御量演算手段１８で、ＰＷＭ制御を行った場合において、使用するキャリア周波数を過熱保護係数値に基づいて定めることとしてもよい。電力変換部温度の上昇に伴い、キャリア周波数、すなわち、電力変換装置１９の半導体素子のスイッチング回数を低減することにより、電動機２の回転を抑制することなく、電力変換装置１９の温度上昇を防ぐことができる。ただし、キャリア周波数を低くし過ぎると、電力変換装置１９から出力される電流の歪みが大きくなるため、キャリア周波数の下限は、電動機２の駆動に影響を及ぼさない程度の値とする。

なお、本実施の形態では、過熱保護係数算出手段２２において、過熱保護係数マップを備えており、電力変換部温度センサ２３の出力に応じて読み出し、過熱保護係数値として出力することとしたが、エンジンＥＣＵ１３からのエンジン回転速度値に基づき過熱保護係数値を補正することとしてもよい。コンプレッサ３にかかる負荷によって、コンプレッサ３に生じる温度の上昇度合いは異なる。同じ電動機２の回転速度であっても、負荷の重い方が軽い場合に比べて温度上昇が大きい。負荷が軽いほど、すなわち、エンジン回転速度が高いほど、過熱保護係数値が大きくなるように補正し、電動機２の回転抑制を緩和させることによって、過剰な回転抑制を防ぐことができる。

また、電力変換部温度が閾値以上の場合に、過熱異常を判定する過熱異常判定手段を備え、過熱異常を判定した場合、回転速度指令演算手段１４の出力として０ｒｐｍを出力し、電動機２の駆動を停止させるようにしてもよい。電力変換部温度に応じた回転抑制を行っても、過熱保護効果が小さく、温度上昇による部品の劣化及び破損の可能性が高まり、耐熱限界となった場合は、電動機２の駆動を停止させることによって、部品の劣化及び破損を回避できる。

なお、過熱異常を判定した場合、電動機２の駆動を停止させる手法として、駆動可否決定手段１２において、停止信号を出力し電動機２の駆動を停止する構成としてもよい。回転速度指令演算手段１４の出力と回転速度検出手段１５の出力との差分に応じて、電動機制御量演算手段１８において電動機制御量を演算し、電力変換装置１９に出力しているため、過熱異常判定時に回転速度指令演算手段１４の出力を０ｒｐｍとしても、すぐには電動機２の駆動停止が反映されない。過熱異常判定時に電力変換装置１９に停止信号を付与することにより、迅速かつ確実に電動機２の駆動を停止させることができる。

また、過熱異常を判定した場合、警告灯により運転者に異常を教示することとしてもよい。更に、公知の技術にあるように、アラームまたはブザー等を使用し、運転者に異常を教示することとしてもよく、運転者に対し視覚だけでなく聴覚に訴えることができる過熱異常教示手段を備えることにより、運転者はより迅速に過熱異常を認識することが可能となる。

また、公知の技術にあるように、複数の閾値を有し、段階的に異常を検出することとしてもよい。例えば、第１の閾値と、第２の閾値を有し、第１の閾値は第２の閾値より小さな値とすることにより、第１の閾値に基づき軽度の異常、第２の閾値に基づき重度の異常を検出する。また、例えば、軽度の異常段階では過熱保護係数値に基づき電動機２の回転を抑制し、重度の異常段階に至った際は電動機２の駆動を停止させることとする。運転者は段階に応じて異常を認識できる。

なお、本実施の形態では、過熱保護係数演算手段２２において、図３に示す過熱保護係数マップを参照し、電力変換部温度に応じた過熱保護係数値を定めることとしたが、図６に示すようなヒステリシスを有した過熱保護係数マップを用いることとしてもよい。ヒステリシスを有した過熱保護係数マップを用いることにより、例えば、電力変換部温度の温度上昇を受けて過熱異常を判定し、判定後に温度が下がれば、過熱異常を解除させるような場合において、図６に示すとおり、過熱異常判定前と判定後で異なる過熱保護係数値を設定することができ、過熱保護を目的とした回転抑制の自由度が向上する。

なお、本実施の形態では、過熱保護マップを参照し、電力変換部温度に応じて読み出した過熱保護係数値に基づき回転を抑制し、電力変換装置１９の温度上昇を抑えるようにしており、極低温域に関しては言及していないが、温度全域において過熱保護係数マップを定めることとしてもよい。極低温の環境下でエンジン１を停止状態で放置した場合、バッテリ２０の出力が低下するが、極低温時に電動機２の回転を抑制し、電圧降下によって他の電子機器に作動障害が発生することを防ぐことができる。

この他にも電動過給機は排気タービンを備え、電気エネルギーと排気エネルギーで過給されるいわゆる電動ターボチャージャーでも良い。

なお、本実施の形態では、回転速度検出手段１５において、モータ位置センサ１６からモータ位置信号に基づき回転速度検出値を求め、出力することとしたが、電動機２の電圧
を検出する電動機電圧検出手段と電動機２の電流を検出する電動機電流検出手段とを備え、回転速度検出手段１５は、少なくとも前記電動機電圧検出手段が検出する電動機２の電圧と前記電動機電流検出手段が検出する電動機２の電流に基づいて回転速度を演算し、回転速度検出値として出力する構成としてもよい。モータ位置センサ１６を用いずとも、回転速度値を取得し回転抑制が可能である。

なお、本実施の形態では電力変換装置１９の温度を取得し、これに基づいて過熱保護係数を定めることとしたが、電力変換部の温度を推定し、これに基づくものとしてもよく、また、近接する制御装置１１に温度センサを取り付け、検出した電動過給機制御部温度を用いることとしてもよい。

以上、この発明をいくつかの実施の形態に関して説明したが、この発明はこれらの実施の形態のみに限られるものではなく、この発明の範囲内においては他に種々の実施の形態が可能であることは当業者にとって明らかある。

前記において、この発明に係る電動過給機の制御装置を具体化した実施の形態について詳細に説明したが、この発明に係る電動過給機の制御装置は以下の特徴を備えるものである。
（１）この発明に係る電動過給機の制御装置は、スロットルポジションを検出するスロットルポジション検出手段を備え、前記スロットルポジション検出手段で検出されたスロットルポジション値に応じて電動機によりコンプレッサを駆動し、内燃機関の過給を行う電動過給機を制御する装置において、
前記電動機の回転速度検出値を求める回転速度検出手段と、前記電動機の回転速度指令値を演算する回転速度指令演算手段と、前記回転速度検出手段で求められた回転速度検出値と前記回転速度指令演算手段で演算された回転速度指令値とに基づき、前記電動機の制御量を演算する電動機制御量演算手段と、直流電力を交流電力に変換し前記電動機に供給する電力変換装置の温度を検出する電力変換部温度検出手段と、前記電力変換部温度検出手段で検出された電力変換部温度に基づいて過熱保護係数値を出力する過熱保護係数算出手段と、を備えると共に、
前記回転速度指令演算手段は、前記スロットルポジション値に基づき、回転速度目標値を演算する回転速度目標演算手段と、前記回転速度目標値に前記過熱保護係数値を乗じることによって、前記回転速度指令値を演算する過熱制限手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、電動過給機の過熱保護を効果的に行うことができ、部品の劣化及び破損を防ぐことができる。

（２）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記電動機制御量演算手段においてＰＷＭ制御を行い、前記過熱保護係数値に基づいて前記ＰＷＭ制御に使用するキャリア周波数を定めることを特徴とする。
この構成によれば、電力変換部温度の上昇に伴い、キャリア周波数、すなわち、電力変換装置の半導体素子のスイッチング回数を低減することにより、電動機の回転を抑制することなく、電力変換装置の温度上昇を防ぐことができる。

（３）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記過熱制限手段が回転速度上限決定手段と回転速度制限手段とを備え、前記回転速度上限決定手段は、前記過熱保護係数値に基づいて前記電動機の回転速度上限値を演算し、前記回転速度制限手段は、前記回転速度目標値を前記電動機の回転速度上限値により制限することを特徴とする。
この構成によれば、電動機の高回転での駆動は制限するが、低回転域では回転抑制は行わないため、運転者の加速要求に対する応答性を損なうことなく維持することができる。

（４）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記回転速度指令演算手段の出力
と前記回転速度目標演算手段の出力に基づいて回転レート目標値を演算する回転レート目標演算手段を備えると共に、前記過熱制限手段は、加速レート上限決定手段と加速レート制限手段とを備え、
前記加速レート上限決定手段は、前記過熱保護係数値に基づいて前記電動機の加速レート上限値を演算し、前記加速レート制限手段は、前記回転レート目標値と前記加速レート上限値を比較し、前記回転速度目標値を制限することを特徴とする。
この構成によれば、大きな過熱保護効果が見込め、また、回転速度目標値を回転速度上限値で制限する手法と組み合わせることにより、過熱保護を目的とした回転抑制の自由度が向上する。

（５）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記過熱保護係数算出手段が、前記内燃機関の回転速度に応じて前記過熱保護係数値を補正することを特徴とする。
この構成によれば、エンジン回転速度値が高いほど、過熱保護係数値が大きくなるように補正し、電動機の回転抑制を緩和させるので、過剰な回転抑制を防ぐことができる。

（６）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記過熱保護係数算出手段が、前記過熱保護係数値の演算においてヒステリシスを有することを特徴とする。
この構成によれば、例えば電力変換部温度の温度上昇を受けて過熱異常を判定し、判定後に温度が下がれば、過熱異常を解除させるような場合において、過熱異常判定前と判定後で異なる過熱保護係数値を設定することができるので、過熱保護を目的とした回転抑制の自由度が向上する。

（７）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記電動機の電圧を検出する電動機電圧検出手段と、前記電動機の電流を検出する電動機電流検出手段とを備え、
前記回転速度検出手段は、少なくとも前記電動機電圧検出手段で検出される電動機の電圧と前記電動機電流検出手段で検出される電動機の電流に基づいて前記回転速度検出値を検出することを特徴とする。
この構成によれば、モータ位置センサを用いずとも、回転速度値を取得し回転抑制が可能となる。

（８）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記電力変換部温度が閾値以上の場合に過熱異常を判定する過熱異常判定手段を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、電力変換部温度に応じた回転抑制を行っても、過熱保護効果が小さく、温度上昇による部品の劣化及び破損の可能性が高まり、耐熱限界となった場合に、電動機の駆動を停止させることによって、部品の劣化及び破損を回避できる。

（９）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記過熱異常判定手段が過熱異常を判定した場合に、前記回転速度指令演算手段の出力を零とすることを特徴とする。
この構成によれば、迅速かつ確実に電動機の駆動を停止させることができる。

（１０）また、この発明に係る電動過給機の制御装置は、前記過熱異常判定手段が過熱異常を判定した場合に、運転者に前記過熱異常を教示する過熱異常教示手段を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、運転者はより迅速に過熱異常を認識することが可能となる。

１ 内燃機関（エンジン）、２ 電動機、３ コンプレッサ、４ スロットルバルブ、５ インテークマニホール、６ 吸入管、７ エアクリーナー、８ インタークーラ、９ アクチュエータ、１０ エギゾーストマニホールド、１１ 電動機制御装置、１２ 駆動可否決定手段、１３ エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）、１４ 回転速度指令演算手段、１４ａ 回転速度目標演算手段、１４ｂ 過熱制限手段、１５ 回転速度検出手段、１６ モータ位置センサ、１７ 差分器、１８ 電動機制御量演算手段、１９ 電力変換装置、２０ 車載バッテリ、２１ 電力変換部温度検出手段、２２ 過熱保護係数算出手段、２３ 電力変換部温度センサ、２４ アクセルペダル。

Claims (10)

1. スロットルポジションを検出するスロットルポジション検出手段を備え、前記スロットルポジション検出手段で検出されたスロットルポジション値に応じて電動機によりコンプレッサを駆動し、内燃機関の過給を行う電動過給機を制御する装置において、
   前記電動機の回転速度検出値を求める回転速度検出手段と、
   前記電動機の回転速度指令値を演算する回転速度指令演算手段と、
   前記回転速度検出手段で求められた回転速度検出値と前記回転速度指令演算手段で演算された回転速度指令値とに基づき、前記電動機の制御量を演算する電動機制御量演算手段と、
   直流電力を交流電力に変換し前記電動機に供給する電力変換装置の温度を検出する電力変換部温度検出手段と、
   前記電力変換部温度検出手段で検出された電力変換部温度に基づいて過熱保護係数値を出力する過熱保護係数算出手段と、を備えると共に、
   前記回転速度指令演算手段は、
   前記スロットルポジション値に基づき、回転速度目標値を演算する回転速度目標演算手段と、
   前記回転速度目標値に前記過熱保護係数値を乗じることによって、前記回転速度指令値を演算する過熱制限手段と、を備えたことを特徴とする電動過給機の制御装置。
2. 前記電動機制御量演算手段は、ＰＷＭ制御を行い、前記過熱保護係数値に基づいて前記ＰＷＭ制御に使用するキャリア周波数を定めることを特徴とする請求項１に記載の電動過給機の制御装置。
3. 前記過熱制限手段は、回転速度上限決定手段と回転速度制限手段とを備え、
   前記回転速度上限決定手段は、前記過熱保護係数値に基づいて前記電動機の回転速度上限値を演算し、
   前記回転速度制限手段は、前記回転速度目標値を前記電動機の回転速度上限値により制限することを特徴とする請求項１または２に記載の電動過給機の制御装置。
4. 前記回転速度指令演算手段の出力と前記回転速度目標演算手段の出力に基づいて回転レート目標値を演算する回転レート目標演算手段を備えると共に、前記過熱制限手段は、加速レート上限決定手段と加速レート制限手段とを備え、
   前記加速レート上限決定手段は、前記過熱保護係数値に基づいて前記電動機の加速レート上限値を演算し、
   前記加速レート制限手段は、前記回転レート目標値と前記加速レート上限値を比較し、前記回転速度目標値を制限することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電動過給機の制御装置。
5. 前記過熱保護係数算出手段は、前記内燃機関の回転速度に応じて前記過熱保護係数値を補正することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電動過給機の制御装置。
6. 前記過熱保護係数算出手段は、前記過熱保護係数値の演算においてヒステリシスを有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の電動過給機の制御装置。
7. 前記電動機の電圧を検出する電動機電圧検出手段と、前記電動機の電流を検出する電動機電流検出手段とを備え、
   前記回転速度検出手段は、少なくとも前記電動機電圧検出手段で検出される電動機の電圧と前記電動機電流検出手段で検出される電動機の電流に基づいて前記回転速度検出値を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の電動過給機の制御装置。
8. 前記電力変換部温度が閾値以上の場合に過熱異常を判定する過熱異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の電動過給機の制御装置。
9. 前記過熱異常判定手段が過熱異常を判定した場合に、前記回転速度指令演算手段の出力を零とすることを特徴とする請求項８に記載の電動過給機の制御装置。
10. 前記過熱異常判定手段が過熱異常を判定した場合に、運転者に前記過熱異常を教示する過熱異常教示手段を備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の電動過給機の制御装置。