JP6443245B2 - 回転電機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機制御装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置の電動モータを制御する電動パワーステアリング制御装置が知られている。例えば特許文献１では、電流値から発熱量を推定し、過熱保護を行っている。

特許第５５７５２０５号

特許文献１では、１組の３相コイルに対し、１つの駆動部が設けられている。特許文献１では、コイルおよび駆動部が複数設けられている場合における過熱保護については、何ら言及されていない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一部の系統に異常が生じた場合に適切に過熱保護を実現可能な回転電機制御装置を提供することにある。

本発明の回転電機制御装置は、複数の巻線組を有する回転電機の駆動を制御するものであって、複数のインバータユニットと、制御部と、を備える。
インバータユニットは、巻線組ごとに設けられる。
制御部は、電流制御部、過熱保護制御部、異常検出部を有する。電流制御部は、巻線組に通電される電流を制御する。過熱保護制御部は、巻線組に通電される電流の上限である電流制限値を演算する。異常検出部は、巻線組およびインバータユニットの異常を検出する。

過熱保護制御部は、温度推定部、および、制限電流演算部を含む。温度推定部は、系統温度、および、共有部品温度を推定する。系統温度は、対応する巻線組とインバータユニットとの組み合わせである系統ごとの温度である。共有部品温度は、複数の系統に接続される共有部品の温度である。制限電流演算部は、系統温度および共有部品温度に基づき、電流制限値を演算する。

一部の系統の異常が検出され、異常が生じていない系統である正常系統を用いて回転電機の駆動を継続する場合、系統温度、共有部品温度、および、電流制限値の少なくとも１つは、全ての系統が正常である全系統正常時とは変更される。
これにより、正常系統を用いて回転電機の駆動を継続する場合における過熱保護を適切に行うことができる。

本発明の第１実施形態によるステアリングシステムの構成を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による回転電機制御装置の回路構成を説明する回路図である。 本発明の第１実施形態による制御部を説明するブロック図である。 本発明の第１実施形態による過熱保護制御部を説明するブロック図である。 本発明の第１実施形態による基板温度、推定上昇温度、各部品の温度を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態による電流上限を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態による過熱保護制御を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるモータ回転中の電流、および、モータ停止中の電流を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態による過熱保護制御を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態による回転電機制御装置を説明するブロック図である。

以下、本発明による回転電機制御装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による回転電機制御装置を図１〜図７に示す。
本発明の第１実施形態による回転電機制御装置１０は、運転者によるステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。駆動装置１は、回転電機としてのモータ８０と、回転電機制御装置１０とが一体に形成される。モータ８０と回転電機制御装置１０とは、別体であってもよい。

図１に示すように、ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。
ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、運転者がステアリングホイール９１を操作することにより入力される操舵トルクを検出するトルクセンサ９４が設けられる。ステアリングシャフト９２の先端にはピニオンギア９６が設けられ、ピニオンギア９６はラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。
運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が操舵される。

電動パワーステアリング装置８は、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助する補助トルクを出力するモータ８０、当該モータ８０の駆動制御に用いられる回転電機制御装置１０、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部である減速ギア８９等を備える。本実施形態では、モータ８０にて発生したトルクにてステアリングシャフト９２の回転をアシストする、所謂「コラムアシスト」であるが、ラック軸９７の駆動をアシストする、所謂「ラックアシスト」等としてもよい。換言すると、本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」であるが、ラック軸９７を「駆動対象」としてもよい、ということである。
モータ８０は、電源としてのバッテリ５（図２参照）から電力が供給されることで駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。

次に、電動パワーステアリング装置８の電気的構成を図２に基づいて説明する。なお、図２においては、煩雑になることを避けるため、一部の制御線等を省略している。
モータ８０は、三相のブラシレスモータであって、図示しないステータに巻回される第１巻線組８１、および、第２巻線組８２を有する。第１巻線組８１は、Ｕ１コイル８１１、Ｖ１コイル８１２、および、Ｗ１コイル８１３を有する。第２巻線組８２は、Ｕ２コイル８２１、Ｖ２コイル８２２、および、Ｗ２コイル８２３を有する。

回転電機制御装置１０は、第１インバータユニット１１と、第２インバータユニット１２と、コンデンサ２１、チョークコイル２２、回転角センサ２５、温度センサ２６、ＡＳＩＣ２７、および、制御部３０等を備える。回転電機制御装置１０を構成する電子部品は、基板６０（図１参照）に実装される。

第１インバータユニット１１は、第１インバータ１１０と、第１リレー部１３と、第１電流検出部１５と、を備える。
第２インバータユニット１２は、第２インバータ１２０と、第２リレー部１４と、第２電流検出部１６と、を備える。

第１インバータ１１０は、３相インバータであり、６つのスイッチング素子１１１〜１１６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子１１１、１１４の接続点は、Ｕ１コイル８１１と接続される。対になるＶ相のスイッチング素子１１２、１１５の接続点は、Ｖ１コイル８１２に接続される。対になるＷ相のスイッチング素子１１３、１１６の接続点は、Ｗ１コイル８１３に接続される。

第２インバータ１２０は、３相インバータであり、６つのスイッチング素子１２１〜１２６がブリッジ接続される。対になるＵ相のスイッチング素子１２１、１２４の接続点は、Ｕ２コイル８２１と接続される。対になるＶ相のスイッチング素子１２２、１２５の接続点は、Ｖ２コイル８２２に接続される。対になるＷ相のスイッチング素子１２３、１２６の接続点は、Ｗ２コイル８２３に接続される。

第１リレー部１３は、電源リレー１３１および逆接保護リレー１３２を有する。電源リレー１３１は、バッテリ５と第１インバータ１１０との間に設けられ、バッテリ５と第１インバータ１１０との間における電流を導通または遮断する。逆接保護リレー１３２は、電源リレー１３１と第１インバータ１１０との間に設けられる。逆接保護リレー１３２は、寄生ダイオードの向きが電源リレー１３１と反対向きとなるように接続され、バッテリ５が誤って逆向きに接続された場合に逆向きの電流が流れるのを防ぐ。

第２リレー部１４は、電源リレー１４１および逆接保護リレー１４２を有する。電源リレー１４１は、バッテリ５と第２インバータ１２０との間に設けられ、バッテリ５と第２インバータ１２０との間における電流を導通または遮断する。逆接保護リレー１４２は、電源リレー１４１と第２インバータ１２０との間に設けられる。逆接保護リレー１４２は、寄生ダイオードの向きが電源リレー１４１と反対向きとなるように接続され、バッテリ５が誤って逆向きに接続された場合に逆向きの電流が流れるのを防ぐ。
スイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６、および、リレー１３１、１３２、１４１、１４２は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体絶縁効果トランジスタ）であるが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等としてもよい。

第１電流検出部１５は、Ｕ１電流検出素子１５１、Ｖ１電流検出素子１５２、および、Ｗ１電流検出素子１５３を有する。Ｕ１電流検出素子１５１は、スイッチング素子１１４の低電位側に設けられ、Ｕ１コイル８１１に通電される電流を検出する。Ｖ１電流検出素子１５２は、スイッチング素子１１５の低電位側に設けられ、Ｖ１コイル８１２に通電される電流を検出する。Ｗ１電流検出素子１５３は、スイッチング素子１１６の低電位側に設けられ、Ｗ１コイル８１３に通電される電流を検出する。Ｕ１電流検出素子１５１の検出値をＵ１電流検出値Ｉｕ１、Ｖ１電流検出素子１５２の検出値をＶ１電流検出値Ｉｖ１、Ｗ１電流検出素子１５３の検出値をＷ１電流検出値Ｉｗ１とする。

第２電流検出部１６は、Ｕ２電流検出素子１６１、Ｖ２電流検出素子１６２、および、Ｗ２電流検出素子１６３を有する。Ｕ２電流検出素子１６１は、スイッチング素子１２４の低電位側に設けられ、Ｕ２コイル８２１に通電される電流を検出する。Ｖ２電流検出素子１６２は、スイッチング素子１２５の低電位側に設けられ、Ｖ２コイル８２２に通電される電流を検出する。Ｗ２電流検出素子１６３は、スイッチング素子１２６の低電位側に設けられ、Ｗ２コイル８２３に通電される電流を検出する。Ｕ２電流検出素子１６１の検出値をＵ２電流検出値Ｉｕ２、Ｖ２電流検出素子１６２の検出値をＶ２電流検出値Ｉｖ２、Ｗ２電流検出素子１６３の検出値をＷ２電流検出値Ｉｗ２とする。
本実施形態の電流検出素子１５１〜１５３、１６１〜１６３は、シャント抵抗である。

本実施形態では、第１インバータユニット１１が第１巻線組８１に対応して設けられ、第２インバータユニット１２が第２巻線組８２に対応して設けられる。以下、第１巻線組８１と第１インバータユニット１１との組み合わせを第１系統２０１とし、第２巻線組８２と第２インバータユニット１２との組み合わせを第２系統２０２とする。また、第１系統２０１に含まれる部品を「第１系統部品」、第２系統２０２に含まれる部品を「第２系統部品」とする。

コンデンサ２１およびチョークコイル２２は、第１インバータ１１０および第２インバータ１２０とバッテリ５との間に設けられ、フィルタ回路を構成する。コンデンサ２１およびチョークコイル２２は、バッテリ５を共有する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置１からバッテリ５を共有する他の装置に伝わるノイズを低減する。また、コンデンサ２１は、電荷を蓄えることで、第１インバータ１１０および第２インバータ１２０への電力供給を補助する。

回転角センサ２５は、磁気検出素子により構成され、モータ８０のシャフトと一体に回転するマグネットが回転することにより回転磁界を検出することで、モータ８０の回転角度を検出する。
温度センサ２６は、基板６０の温度を検出する。本実施形態の温度センサ２６は、サーミスタである。

ＡＳＩＣ２７は、プリドライバ２７５、図示しない信号増幅部、および、レギュレータ等を有する。プリドライバ２７５は、後述する電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２に基づいて駆動信号を生成し、生成された駆動信号をスイッチング素子１１１〜１１６、１２１〜１２６のゲートに出力する。
信号増幅部は、電流検出素子１５１〜１５３、１６１〜１６３、回転角センサ２５、および、温度センサ２６の検出値を増幅し、制御部３０に出力する。レギュレータは、制御部３０等に供給される電圧を安定化させる安定化回路である。
本実施形態では、第１系統２０１および第２系統２０２に接続され、共通に設けられるコンデンサ２１、チョークコイル２２、および、ＡＳＩＣ２７等の部品を「共有部品」とする。

制御部３０は、回転電機制御装置１０全体の制御を司るものであって、各種演算処理を実行するマイクロコントローラを主体とするものである。制御部３０における各処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

図３に示すように、制御部３０は、第１系統制御部３１、第２系統制御部４１、異常検出部５０、および、過熱保護制御部５５を有する。なお、図３において、回転角センサ２５、温度センサ２６、および、プリドライバ２７５等を省略した。
第１系統制御部３１は、３相２相変換部３２、電流指令値演算部３３、電流制限部３４、制御器３５、および、２相３相変換部３６を有する。
第２系統制御部４１は、３相２相変換部４２、電流指令値演算部４３、電流制限部４４、制御器４５、および、２相３相変換部４６を有する。
対応する第１系統制御部３１の各機能ブロックと第２系統制御部４１の各機能ブロックとは、実質的に同様であるので、以下、第１系統制御部３１を中心に説明し、第２系統制御部４１に係る説明を適宜省略する。第２系統制御部４１における演算に係る各値は、第１系統制御部３１にて演算される値に付す添え字「１」を「２」にしたものとする。

３相２相検出部３２は、Ｕ１電流検出値Ｉｕ１、Ｖ１電流検出値Ｉｖ１、および、Ｗ１電流検出値Ｉｗ１を、回転角センサ２５から取得される電気角θに基づいてｄｑ変換し、ｄ軸電流検出値Ｉｄ１およびｑ軸電流検出値Ｉｑ１を演算する。
電流指令値演算部３３は、操舵トルクや車速等に応じて演算されるトルク指令値ｔｒｑ^*に基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*を演算する。

電流制限部３４は、過熱保護制御部５５から出力される第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*を制限し、ｄ軸制限指令値Ｉｄ１^**およびｑ軸制限指令値Ｉｑ１^**を演算する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*の電流ベクトルの大きさが第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ以下であれば、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*を、ｄ軸制限指令値Ｉｄ１^**およびｑ軸制限指令値Ｉｑ１^**とする。ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*の電流ベクトルの大きさが、第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍより大きい場合、電流ベクトルの大きさが第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍとなるように制限する。電流制限部３４は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*と同位相となるようにｄ軸成分およびｑ軸成分を制限してもよいし、ｄ軸制限指令値Ｉｄ１^**をｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*とし、電流ベクトルの大きさが第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍとなるようにｑ軸成分を制限するようにしてもよい。

制御器３５は、ｄ軸電流検出値Ｉｄ１とｄ軸制限指令値Ｉｄ１^**との偏差であるｄ軸電流偏差ΔＩｄ１が０に収束するように、ＰＩ演算等により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１を演算する。また、制御器３５は、ｑ軸電流検出値Ｉｑ１とｑ軸制限指令値Ｉｑ１^**との偏差であるｑ軸電流偏差ΔＩｑ１が０に収束するように、ＰＩ演算等により、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１を演算する。
２相３相変換部３６は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ１を電気角θに基づいて逆ｄｑ変換し、Ｕ１電圧指令値Ｖｕ１、Ｖ１電圧指令値Ｖｖ１、および、Ｗ１電圧指令値Ｖｗ１を演算する。

異常検出部５０は、各相の電流検出値Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１、Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２等に基づき、駆動装置１の異常を検出する。異常検出結果は、過熱保護制御部５５に出力される。本実施形態では、第２系統２０２に異常が生じた場合、第１系統２０１を用いてモータ８０の駆動を継続し、第１系統２０１に異常が生じた場合、第２系統２０２を用いてモータ８０の駆動を継続する。
過熱保護制御部５５は、駆動装置１の各部品に過熱が生じないように、第１系統２０１および第２系統２０２に流れる電流を制限する。

図４に示すように、過熱保護制御部５５は、温度推定部５５０、および、制限電流演算部５５５を有する。
温度推定部５５０は、基板温度演算部５５１、温度上昇推定部５５２、および、加算部５５３を有する。
基板温度演算部５５１は、温度センサ２６にて検出されるサーミスタ電圧Ｖｂに基づき、基板６０の温度である基板温度Ｔｂを演算する。

温度上昇推定部５５２は、各部品の上昇温度を推定する。各部品の推定上昇温度ΔＴは、式（１）で表される。式中のＫは、温度推定係数であって、部品ごとに設定される。Ｉは、各部品に通電される電流である。
ΔＴ＝Ｋ×Ｉ² ・・・（１）

例えば、スイッチング素子１１１の温度を推定する場合、式（１）中のＩとして、Ｕ１電流検出値Ｉｕ１を用いる、といった具合である。
また、共有部品に流れる電源電流Ｉｅは、式（２）で演算される。式中のＩ１は、第１系統２０１の相分岐前の電流であり、Ｉ２は、第２系統２０２の相分岐前の電流である。相分岐前の電流Ｉ１、Ｉ２は、式（３−１）、（３−２）により推定される。
Ｉｅ＝Ｉ１＋Ｉ２ ・・・（２）
Ｉ１＝Ｉｄ１×Ｖｄ１＋Ｉｑ１×Ｖｑ１ ・・・（３−１）
Ｉ２＝Ｉｄ２×Ｖｄ２＋Ｉｑ２×Ｖｑ２ ・・・（３−２）

加算部５５３では、基板温度Ｔｂに推定上昇温度ΔＴを加算し、各部品の温度Ｔｓを演算する。なお、巻線組８１、８２は、基板６０に実装されてないが、基板温度Ｔｂを「雰囲気温度」とみなし、基板６０に実装される各部品と同様に巻線組８１、８２の温度を演算するものとする。
図５（ａ）に示すように、基板温度Ｔｂは、時間の経過に伴って上昇する。また、図５（ｂ）に示すように、各部品の推定上昇温度ΔＴは、電流の変動に応じて変動しつつ、時間の経過に伴って上昇する。本実施形態では、基板温度Ｔｂに推定上昇温度ΔＴを加算することで、各部品の温度Ｔｓを適切に推定することができる（図５（ｃ）参照）。
図５はいずれもイメージ図であって、厳密な温度を表しているものではない。

図４に戻り、制限電流演算部５５５は、第１系統２０１に通電される電流の上限を制限する第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ、および、第２系統２０２に通電される電流の上限を制限する第２電流制限値Ｉ２＿ｌｉｍを演算する。

第１系統温度Ｔ１と第１系統２０１の電流上限Ｉｈ１との関係を、図６に基づいて説明する。
第１系統２０１の電流上限Ｉｈ１は、第１系統温度Ｔ１に基づいて演算される。第１系統温度Ｔ１は、第１系統２０１を構成するスイッチング素子１１１〜１１６、リレー１３１、１３２、電流検出素子１５１〜１５３、または、コイル８１１〜８１３のうち最も高温である部品の温度としてもよいし、これらの一部または全部の平均温度等の演算値としてもよい。また、第１系統部品ごとに電流上限を演算し、最小の値を、電流上限Ｉｈ１として選択してもよい。
図６に実線Ｌａで示すように、第１系統温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ未満である場合の電流上限Ｉｈ１は、所定値Ｉａである。また、第１系統温度Ｔ１が閾値温度Ｔｔｈ以上になると、第１系統温度Ｔ１の上昇に伴って、電流上限Ｉｈ１を小さくする。所定値Ｉａや傾き、閾値温度Ｔｔｈは、適宜設定される。

第２系統２０２の電流上限Ｉｈ２は、第２系統温度Ｔ２に基づいて演算される。第２系統温度Ｔ２は、第２系統２０２を構成するスイッチング素子１２１〜１２６、リレー１４１、１４２、電流検出素子１６１〜１６３、または、コイル８２１〜８２３のうち最も高温である部品の温度としてもよいし、これらの一部または全部の平均温度等の演算値としてもよい。また、第２系統部品ごとに電流上限を演算し、最小の値を、電流上限Ｉｈ２として選択してもよい。

また、電源電流Ｉｅの上限である電源電流上限Ｉｈｅは、共有部品温度Ｔｅに基づいて演算される。共有部品温度Ｔｅについても同様、共有部品のうち最も高温である部品の温度としてもよいし、共有部品の平均温度等の演算値としてもよい。また、共有部品ごとに電流上限を演算し、最小の値を、電源電流上限Ｉｈｅとしてもよい。
第２系統２０２の電流上限Ｉｈ２、および、電源電流上限Ｉｈｅの演算の詳細は、第１系統２０１の電流上限Ｉｈ１の演算と同様であるので、図示を省略する。なお、所定値Ｉａや傾き、閾値温度Ｔｔｈは、電流上限Ｉｈ１の演算に係る値と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

全系統２０１、２０２が正常である場合、電源電流上限Ｉｈｅは、適宜設定される分配係数Ｄ１、Ｄ２に応じて第１系統２０１と第２系統２０２に振り分けられる。第１系統２０１側へ供給される第１電源電流上限Ｉｈｅ１、および、第２系統側へ供給される第２電源電流上限Ｉｈｅ２は、式（４−１）、（４−２）で表される。本実施形態では、分配係数Ｄ１、Ｄ２が等しく、第１系統２０１側と第２系統２０２側とに電源電流Ｉｅが均等に分配されるものとする。
Ｉｈｅ１＝Ｉｈｅ×Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（４−１）
Ｉｈｅ２＝Ｉｈｅ×Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（４−２）

第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍは、電流上限Ｉｈ１または第１電源電流上限Ｉｈｅ１のうち、小さい方の値とする。第２電流制限値Ｉ２＿ｌｉｍは、電流上限Ｉｈ２または第２電源電流上限Ｉｈｅ２のうち、小さい方の値とする。
第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍは、電流制限部３４に出力され、第２電流制限値Ｉ２＿ｌｉｍは、電流制限部４４に出力される。

ここで、第１系統２０１または第２系統２０２の一方に異常が生じ、他方にてモータ８０の駆動を継続する場合について説明する。以下、第２系統２０２に異常が生じ、第１系統２０１にてモータ８０の駆動を継続する例を説明する。以下適宜、第１系統部品の温度推定に係る温度推定係数をＫ１、第２系統部品の温度に係る温度推定係数をＫ１、共有部品の温度推定に係る温度推定係数をＫｅとする。上述の通り、温度推定係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋｅは、部品ごとに設定される。

片系統にてモータ８０の駆動を継続する場合、電源電流Ｉｅの最大値は、正常時のおよそ半分となる。そのため、共有部品における発熱量の最大値は、正常時のおよそ１／４となる。そのため、正常時と同様の温度推定係数Ｋｅを用いて共有部品の温度を推定すると、実際よりも高く推定される可能性がある。そこで、本実施形態では、片系統駆動時には、正常時よりも温度が低く推定されるように、温度推定係数Ｋｅを、正常時よりも小さい値とする。

また、第１系統２０１にて、第２系統２０２を停止することによる不足分を補うべく、第１系統２０１のアシスト量を正常時より増やす場合、第１系統２０１に流れる電流量は、正常時よりも多くなる。そのため、正常時と同様の温度推定係数Ｋ１を用いて第１系統部品の温度を推定すると、第１系統部品の温度を正しく推定できない虞がある。そこで、片系統駆動にて、正常時よりもアシスト量を正常時より増やすように制御する場合、温度推定係数Ｋ１を、正常時よりも大きい値とする。
第１系統２０１のアシスト量を増やす場合の電流上限Ｉｈ１は、図６に破線Ｌｂで示す如くとなる。すなわち、閾値温度Ｔｔｈ未満である場合の電流上限Ｉｈ１は、正常時の所定値Ｉａより大きい値Ｉｂとなる。
なお、片系統駆動時においては、電源電流上限Ｉｈｅには余裕がある蓋然性が高いので、電流上限Ｉｈ１が、第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍとなる。

一方、二重故障により、操舵のアシストが全くできなくなる状況を避けるべく、第１系統２０１のアシスト量を正常時よりも減らす場合、第１系統２０１に流れる電流量は、正常時よりも少なくなる。そのため、正常時と同様の温度推定係数Ｋ１を用いて第１系統部品の温度を推定すると、第１系統部品の温度を正しく推定できない虞がある。そこで、片系統駆動にて、正常時よりもアシスト量を減らすように制御する場合、温度推定係数Ｋ１を、正常時よりも小さい値としてもよい。
第１系統２０１のアシスト量を減らす場合の電流上限Ｉｈ１は、図６に一点鎖線Ｌｃで示す如くとなる。すなわち、閾値温度Ｔｔｈ未満である場合の電流上限Ｉｈ１は、正常時の所定値Ｉａより小さい値Ｉｃとなる。
なお、図６では、閾値温度Ｔｔｈや傾きが、正常時と片系統駆動時で同じ場合を図示しているが、閾値温度Ｔｔｈや傾きは、正常時と片系統駆動時とで異なっていてもよい。
第１系統２０１に異常が生じ、第２系統２０２にて片系統駆動する場合も同様である。

本実施形態の過熱保護制御を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。過熱保護制御は、過熱保護制御部５５にて、電動パワーステアリング装置８の起動中に所定の間隔にて実行される。演算周期は、第１系統制御部３１および第２系統制御部４１における通常のフィードバック制御の演算周期と同じでもよいし、異なっていてもよい。
最初のステップＳ１０１では、温度推定部５５０は、一部の系統に異常が生じているか否かを判断する。以下、「ステップＳ１０１」の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップについても同様である。全系統２０１、２０２が正常であると判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。一部の系統に異常が生じていると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。なお、全系統が異常である場合、モータ８０の駆動を継続することができないので、本処理は実行されないものとする。

Ｓ１０２では、温度上昇推定部５５２は、共有部品の温度推定に係る温度推定係数Ｋｅを正常時とは異なる値に変更する。詳細には、温度推定係数Ｋｅを、正常時より小さい値とする。
Ｓ１０３では、温度推定部５５０は、正常系統の出力を、全系統正常時と変更するか否かを判断する。正常系統の出力を、全系統正常時と変更しないと判断された場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０５へ移行する。正常系統の出力を、全系統正常時と変更すると判断された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、温度上昇推定部５５２は、正常系統の温度推定係数を変更する。正常系統が第１系統２０１であれば、温度推定係数Ｋ１を変更し、正常系統が第２系統２０２であれば、温度推定係数Ｋ２を変更する。
第１系統２０１の出力を全系統正常時より大きくする場合、温度推定係数Ｋ１が全系統正常時より大きくなるように変更し、第１系統２０１の出力を全系統正常時より小さくする場合、温度推定係数Ｋ１が全系統正常時より小さくなるように変更する。また、第２系統２０２の出力を全系統正常時より大きくする場合、温度推定係数Ｋ２が全系統正常時より大きくなるように変更し、第２系統２０１の出力を全系統正常時より小さくする場合、温度推定係数Ｋ２が全系統正常時より小さくなるように変更する。

Ｓ１０５では、温度推定部５５０は、各部品の温度Ｔｓを演算する。Ｓ１０２またはＳ１０４にて温度推定係数の変更がなされなかった場合、予め設定された温度推定係数を用いる。
Ｓ１０６では、制限電流演算部５５５は、各部品の温度Ｔｓに基づき、第１電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍおよび第２電流制限値Ｉ２＿ｌｉｍを演算する。

本実施形態では、一部の系統に異常が生じた場合、正常である系統にてモータ８０の駆動を継続することを想定している。正常系統にてモータ８０の駆動を継続する場合、各箇所に流れる電流は、全系統２０１、２０２が正常であるときとは異なる場合がある。本実施形態では、正常系統で駆動を継続する場合、全系統２０１、２０２が正常のときとは温度推定係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋｅを変更するので、各部品の温度を適切に推定することができる。
また、正常系統で駆動を継続する場合の電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ、Ｉ２＿ｌｉｍを正常時よりも大きくすることで、不足分のアシスト量を補うことができる。また、正常系統で駆動を継続する場合の電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ、Ｌ２＿ｌｉｍを正常時よりも小さくすることで、正常系統が故障するリスクを低減することができる。

以上詳述したように、本実施形態の回転電機制御装置１０は、複数の巻線組８１、８２を有するモータ８０の駆動を制御するものであって、複数のインバータユニット１１、１２と、制御部３０と、を備える。
インバータユニット１１、１２は、巻線組８１、８２ごとに設けられる。具体的には、第１インバータユニット１１が第１巻線組８１に対応して設けられ、第２インバータユニット１２が第２巻線組８２に対応して設けられる。

制御部３０は、第１系統制御部３１および第２系統制御部４１、過熱保護制御部５５、ならびに、異常検出部５０を有する。
第１系統制御部３１および第２系統制御部４１は、巻線組８１、８２に通電される電流を制御する。
過熱保護制御部５５は、巻線組８１、８２に通電される電流の上限である電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ、Ｉ２＿ｌｉｍを演算する。

異常検出部５０は、巻線組８１、８２およびインバータユニット１１、１２の異常を検出する。なお、「巻線組およびインバータユニットの異常」には、巻線組８１、８２またはインバータユニット１１、１２自体の以上に加え、巻線組８１、８２およびインバータユニット１１、１２と接続される配線の異常や信号異常等も含むものとする。

過熱保護制御部５５は、温度推定部５５０、および、制限電流演算部５５５を含む。
温度推定部５５０は、系統温度Ｔ１、Ｔ２、および、共有部品温度Ｔｅを推定する。系統温度Ｔ１、Ｔ２は、対応する巻線組８１、８２とインバータユニット１１、１２との組み合わせである系統２０１、２０２ごとの温度である。詳細には、第１系統温度Ｔ１が第１系統２０１の温度であり、第２系統温度Ｔ２が第２系統２０２の温度である。共有部品温度Ｔｅは、複数の系統２０１、２０２に接続される共有部品の温度である。
制限電流演算部５５５は、系統温度Ｔ１、Ｔ２または共有部品温度Ｔｅに基づき、電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ、Ｉ２＿ｌｉｍを演算する。

以下、第２系統２０２に異常が生じ、第１系統２０１が正常系統であるものとして説明するが、第１系統２０１に異常が生じ、第２系統２０２が正常系統である場合も同様である。
本実施形態では、一部の系統である第２系統２０２の異常が検出され、異常が生じていない正常系統である第１系統２０１を用いてモータ８０の駆動を継続する場合、系統温度Ｔ１、Ｔ２、共有部品温度Ｔｅ、および、電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ、Ｉ２＿ｌｉｍの少なくとも１つは、全ての系統２０１、２０２が正常である全系統正常時とは変更される。

過熱保護制御部５５における各種演算は、通常、全系統２０１、２０２が正常であり、全系統２０１、２０２を用いてモータ８０を駆動することを前提に設計されている。そのため、異常が生じた第２系統２０２を用いず、正常系統である第１系統２０１を用いた駆動に最適化されていない虞がある。そこで本実施形態では、第１系統２０１を用いてモータ８０の駆動を継続する場合、系統温度Ｔ１、Ｔ２、共有部品温度Ｔｅ、および、電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍ、Ｉ２＿ｌｉｍの少なくとも１つを変更する。これにより、第１系統２０１を用いてモータ８０の駆動を継続する場合における過熱保護を適切に行うことができる。

温度推定部５５０は、第２系統２０２の異常が検出され、第１系統２０１を用いてモータ８０の駆動を継続する場合、共有部品温度Ｔｅを、全系統正常時より低く推定する。正常系統のみを用いてモータ８０の駆動を継続する場合、共有部品に流れる電流は、全系統正常時よりも小さい蓋然性が高い。そのため、共有部品温度Ｔｅを全系統正常時よりも低く推定する。これにより、正常である巻線組８１、８２を用いてモータ８０の駆動を継続する場合における共有部品温度Ｔｅを適切に推定することができる。

第１系統２０１への通電量を、全系統正常時と変更する場合、温度推定部５５０は、第１系統２０１に係る系統温度である第１系統温度Ｔ１を、全系統正常時とは変更する。
例えば、温度推定部５５０は、第１系統２０１への通電量を全系統正常時よりも増やす場合、第１系統温度Ｔ１を、全系統正常時より高く推定する。
また例えば、温度推定部５５０は、第１系統２０１への通電量を全系統正常時よりも減らす場合、第１系統温度Ｔ１を、全系統正常時より低く推定する。
これにより、正常系統である第１系統２０１への通電量に応じ、第１系統温度Ｔ１を適切に推定することができる。

制限電流演算部５５５は、第１系統２０１に通電される電流の電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍを、全系統正常時より大きくする。例えば、電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍを無限大とし、電流制限を行わないことも、「正常系統に通電される電流の電流制限値を、全系統正常時より大きくする」ことに含まれるものとする。これにより、異常が検出された第２系統２０２を用いないことで不足するトルクを補うことができる。
制限電流演算部５５５は、第１系統２０１に通電される電流の電流制限値Ｉ１＿ｌｉｍを、全系統正常時より小さくしてもよい。これにより、正常系統にも異常が生じることによりモータ８０の駆動ができなくなるリスクを低減することができる。

本発明のモータ８０は、電動パワーステアリング装置８に用いられ、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助する補助トルクをステアリングシャフト９２に出力する。これにより、一部の系統に異常が生じた場合であっても、正常系統を用いて、適切に操舵の補助を継続することができる。
本実施形態では、第１系統制御部３１および第２系統制御部４１が「電流制御部」に対応する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８および図９に基づいて説明する。
本実施形態では、温度上昇推定部５５２における演算が上記実施形態と異なる。
図８（ａ）は、モータ８０の回転中に１つのスイッチング素子に流れる電流を示し、図８（ｂ）は、モータ８０の停止中に１つのスイッチング素子に流れる電流を示す。ここでは、スイッチング素子１１１を例に説明する。

図８（ａ）に示すように、モータ８０が回転しているときには、スイッチング素子１１１には、正弦波状の交流電流Ｉｍが流れる。一方、図８（ｂ）に示すように、モータ８０が停止しているときには、スイッチング素子１１１には、略直流の電流Ｉｓが流れる。そのため、電流指令値が同じである場合、モータ８０が回転しているときと比較し、モータ８０が停止しているときの方が、発熱量が大きくなる。そこで本実施形態では、モータ８０が回転中か停止中かに応じ、温度推定係数Ｋを変更する。詳細には、各部品について、モータ回転中の温度推定係数をＫｍ、モータ停止中の温度推定係数をＫｓとすると、モータ停止中の温度推定係数Ｋｓを、モータ回転中の温度推定係数Ｋｍより大きい値とする。すなわち、Ｋｍ＜Ｋｓとする。なお、例えば、モータ８０の回転中と停止中とで、共有部品の温度推定係数Ｋｅは変更せず、第１系統部品の温度推定係数Ｋ１および第２系統部品の温度推定係数Ｋ２を変更するといった具合に、必ずしも全ての部品に係る温度推定係数を回転状態に応じて変更しなくてもよい。

本実施形態の過熱保護制御を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ２０１では、温度上昇推定部５５２は、モータ８０の回転判定を行う。本実施形態では、電気角θから演算される電気角速度ωが判定閾値より大きい場合、モータ８０が回転中であると判断する。また、電気角速度に替えて、操舵角速度に基づいてモータ８０が回転中か否かを判断してもよい。
Ｓ２０２〜Ｓ２０７の処理は、図７中のＳ１０１〜Ｓ１０６の処理と略同様である。ただし、温度演算に用いる温度推定係数は、モータ８０の回転判定結果に応じ、モータ８０が停止中の場合、回転中の場合と比較して、温度推定係数の値が大きくなるようにする。温度推定係数は、例えば、モータ回転中と停止中とそれぞれについて記憶しておいてもよいし、モータ回転中または停止中の一方の値を記憶しておき、他方については換算係数を乗じた換算値としてもよい。

温度推定部５５０は、モータ８０が停止中である場合、系統温度Ｔ１、Ｔ２および共有部品温度Ｔｅの少なくとも一方を、モータ８０が回転中である場合より高く推定する。これにより、モータ８０の駆動状態に応じ、系統温度Ｔ１、Ｔ２、共有部品温度Ｔｅを適切に推定することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図１０に示す。本実施形態の回転電機制御装置１０は、上記実施形態と同様、電動パワーステアリング装置８に適用されており、アシストトルクを出力するモータ８０の駆動を制御するものとする。
図１０に示すように、本実施形態の回転電機制御装置１０は、上位の車両制御装置７０からの指令により、エンジン装置やブレーキ装置等の他の装置と協調制御を行う。協調制御とは、電動パワーステアリング装置８と、車両に搭載された他の装置との協働により、車両に所望の動作を実現させるものである。具体的には、協調制御には、ギア比可変制御、自動運転、自動駐車、レーンキープアシスト、緊急回避等が含まれる。車両制御装置７０は、エンジン制御装置７１、ブレーキ制御装置７２、および、回転電機制御装置１０等に協調制御信号を送信し、「走る」、「曲がる」、「止まる」の動作を統括的に制御する。

協調制御において、協働する装置に異常が生じた場合、異常が生じている装置にて協調制御の要求を実行できない虞がある。そこで本実施形態では、異常検出部５０にて異常が検出された場合、異常が生じた旨の情報を車両制御装置７０に送信する。また、制御部３０は、異常が検出された場合、協調制御信号の受信を拒否し、協調制御に電動パワーステアリング装置８が用いられないようにする。

本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、車両制御装置７０からの協調制御信号に基づいて車両に搭載される他の制御装置と協働する協調制御に用いられる。制御部３０は、異常検出部５０により異常が検出された場合、協調制御信号の受信を拒否する。これにより、電動パワーステアリング装置８に異常が生じている状態で協調制御を行うことで車両が意図しない機能しない挙動となるのを防ぐことができる。

（他の実施形態）
（ア）インバータユニット
上記実施形態では、インバータユニットには、インバータ、リレー部、および、電流検出部が含まれる。他の実施形態では、インバータユニットは、リレー部、および、電流検出部の少なくとも一方を省略してもよいし、インバータ、リレー部、および、電流検出部以外の部品を含んでいてもよい。すなわち本明細書では、巻線組ごとに対応して設けられる部品が、「インバータユニット」の概念に含まれるものとする。
上記実施形態では、電流検出素子は、シャント抵抗である。他の実施形態では、電流検出素子は、ホールＩＣ等、シャント抵抗以外であってもよい。また、上記実施形態では、電流検出素子は、各相のスイッチング素子の低電位側に設けられる。他の実施形態では、電流検出素子を、各相のスイッチング素子の低電位側以外の箇所に設けてもよい。
また、他の実施形態では、回転角センサは、磁気検出素子に限らず、レゾルバ等、どのようなものを用いてもよい。同様に、温度センサは、サーミスタに限らず、どのようなものを用いてもよい。

（イ）共有部品
上記実施形態では、共有部品は、コンデンサ、チョークコイル、および、ＡＳＩＣである。他の実施形態では、共有部品は、コンデンサ、チョークコイル、および、ＡＳＩＣの一部を省略してもよいし、他の部品を含んでもよい。
（ウ）基板
上記実施形態では、インバータユニットおよび共有部品は、１枚の基板に実装される。他の実施形態では、インバータユニットおよび共有部品を複数の基板に実装してもよい。

（エ）系統温度、共有部品温度
他の実施形態では、第１系統温度として、第１系統を構成する部品の少なくとも一部の温度が演算されていればよく、全ての部品の温度を演算する必要はない。第２系統温度、および、共有部品温度についても同様である。
また、上記実施形態では、基板温度に推定上昇温度を加算することで、各部品の温度を推定する。他の実施形態では、基板以外の温度を「雰囲気温度」とみなし、雰囲気温度に推定上昇温度を加算することで、各部品の温度を推定してもよい。また、各部品の温度推定方法は、上述の方法に限らず、どのような方法で推定してもよい。

また、第２実施形態では、回転電機が停止中である場合と回転中である場合とで、温度推定係数を変更する。他の実施形態では、トルク指令値または電流指令値の大小に応じ、温度推定係数を変更するようにしてもよい。例えば、回転電機が停止中であって、かつ、指令値が判定閾値より大きい場合、発熱量が大きくなるので、系統温度および共有部品温度の少なくとも一方を、回転電機が回転中、または、指令値が判定閾値より小さい場合より高く推定するようにしてもよい。
上記実施形態では、温度推定部は、温度推定係数を変更することで、推定される温度を変更する。他の実施形態では、温度推定部は、温度推定係数以外の要素を変更することで、推定される温度を変更するようにしてもよい。

（オ）過熱保護制御部
上記実施形態では、一部の系統に異常が生じ、正常系統を用いた回転電機の駆動を継続する場合、系統温度、共有部品温度、および、電流制限値を全系統正常時と変更する。他の実施形態では、一部の系統に異常が生じ、正常系統を用いた回転電機の駆動を継続する場合、系統温度、共有部品温度、および、電流制限値の少なくとも１つが全系統正常時と変更されればよく、これらの一部は全系統正常時と変更されていなくてもよい。

（カ）回転電機
上記実施形態では、回転電機は、三相のモータである。他の実施形態では、回転電機は、例えば、４相以上の多相交流モータであってあってもよいし、ブラシ付きの直流モータ等、どのようなモータであってもよい。また、上記実施形態では、回転電機は、電動機として機能する。他の実施形態では、回転電機は、発電機の機能を併せ持つ、所謂「モータジェネレータ」であってもよいし、発電機であってもよい。

（カ）駆動装置
上記実施形態では、駆動装置は、２組の巻線組およびこれに対応して設けられる２つのインバータユニットを備えており、回転電機は２系統にて駆動される。他の実施形態では、系統数は２系統に限らず、３系統以上であってもよい。
上記実施形態では、駆動装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、駆動装置を、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。また、第３実施形態では、電動パワーステアリング装置は、協調制御に用いられる。他の実施形態では、電動パワーステアリング装置は、協調制御に用いられなくてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０・・・回転電機制御装置
１１、１２・・・インバータユニット
３０・・・制御部
５０・・・異常検出部
５５・・・過熱保護制御部
５５０・・・温度推定部
５５５・・・制限電流演算部
８０・・・モータ（回転電機）
８１・・・第１巻線組
８２・・・第２巻線組

Claims (13)

1. 複数の巻線組（８１、８２）を有する回転電機（８０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
   前記巻線組ごとに設けられる複数のインバータユニット（１１、１２）と、
   前記巻線組に通電される電流を制御する電流制御部（３１、４１）、前記巻線組に通電される電流の上限である電流制限値を演算する過熱保護制御部（５５）、および、前記巻線組および前記インバータユニットの異常を検出する異常検出部（５０）を有する制御部（３０）と、
   を備え、
   前記過熱保護制御部は、
   対応する前記巻線組および前記インバータユニットの組み合わせである系統（２０１、２０２）ごとの温度である系統温度、および、複数の前記系統に接続される共有部品（２１、２２、２７）の温度である共有部品温度を推定する温度推定部（５５０）、
   ならびに、前記系統温度および前記共有部品温度に基づき、前記電流制限値を演算する制限電流演算部（５５５）を含み、
   一部の前記系統の異常が検出され、異常が生じていない前記系統である正常系統を用いて前記回転電機の駆動を継続する場合、前記系統温度、前記共有部品温度、および、前記電流制限値の少なくとも１つは、全ての前記系統が正常である全系統正常時とは変更されることを特徴とする回転電機制御装置。
2. 前記温度推定部は、一部の前記系統の異常が検出され、前記正常系統を用いて前記回転電機の駆動を継続する場合、前記共有部品温度を、前記全系統正常時より低く推定することを特徴とする請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記正常系統への通電量を、前記全系統正常時と変更する場合、
   前記温度推定部は、前記正常系統に係る前記系統温度を、前記全系統正常時とは変更することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機制御装置。
4. 前記温度推定部は、前記正常系統への通電量を前記全系統正常時よりも増やす場合、前記正常系統に係る前記系統温度を、前記全系統正常時より高く推定することを特徴とする請求項３に記載の回転電機制御装置。
5. 前記温度推定部は、前記正常系統への通電量を前記全系統正常時よりも減らす場合、前記正常系統に係る前記系統温度を、前記全系統正常時より低く推定することを特徴とする請求項３に記載の回転電機制御装置。
6. 前記温度推定部は、前記回転電機が停止中である場合、前記系統温度および前記共有部品温度の少なくとも一方を、前記回転電機が回転中である場合より高く推定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
7. 前記制限電流演算部は、前記正常系統に通電される電流の前記電流制限値を、前記全系統正常時より大きくすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
8. 前記制限電流演算部は、前記正常系統に通電される電流の前記電流制限値を、前記全系統正常時より小さくすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
9. 前記電流制限値は、系統ごとの電流上限、または、各系統に分配された電源電流上限のうちの小さい方の値とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
10. 各系統の前記電流上限は、前記系統温度に基づいて演算され、
    前記電源電流上限は、前記共有部品温度に基づいて演算される請求項９に記載の回転電機制御装置。
11. 前記電源電流上限は、分配係数に応じて各系統に分配される請求項９または１０に記載の回転電機制御装置。
12. 前記回転電機は、電動パワーステアリング装置（８）に用いられ、運転者による操舵部材（９１）の操舵を補助する補助トルクを駆動対象（９２）に出力することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
13. 前記電動パワーステアリング装置は、車両制御装置（７０）からの協調制御信号に基づいて車両に搭載される他の装置と協働する協調制御に用いられ、
    前記制御部は、前記異常検出部により異常が検出された場合、前記協調制御信号の受信を拒否することを特徴とする請求項１２に記載の回転電機制御装置。

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