特開 2024-125628 モータ制御装置およびモータ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125628

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】モータ制御装置およびモータ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/12 20160101AFI20240911BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

H02P21/12 ZHV

H02P27/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033567

(22)【出願日】2023-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】李 国棟

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB06

5H505CC04

5H505DD03

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG01

5H505GG02

5H505GG04

5H505GG05

5H505HA09

5H505HA10

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ04

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505JJ26

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL45

5H505LL55

5H505LL58

5H505MM12

(57)【要約】

【課題】モータの巻線温度の推定精度を高めることができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供すること。
【解決手段】本願に係るモータ制御装置は、三相交流のモータをベクトル制御で駆動制御するモータ制御装置であって、コントローラを有する。コントローラは、モータ回転数とモータ相電流とをベクトル制御における制御状態が零ベクトル状態の期間中に測定し、測定したモータ回転数とモータ相電流とに基づいてモータの巻線抵抗を推定し、巻線抵抗からモータの巻線温度を推定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相交流のモータをベクトル制御で駆動制御するモータ制御装置であって、
モータ回転数とモータ相電流とを前記ベクトル制御における制御状態が零ベクトル状態の期間中に測定し、前記測定したモータ回転数とモータ相電流とに基づいて前記モータの巻線抵抗を推定し、前記巻線抵抗から前記モータの巻線温度を推定するコントローラを備える
モータ制御装置。

【請求項2】

前記コントローラは、
前記モータ相電流の電流角度範囲において、予め定められた電流角度の間隔で前記巻線温度を推定する
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記コントローラは、
前記巻線温度の推定を行う際の前記モータ相電流における各相の振幅値に基づいて、各相の前記巻線温度を推定する
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記コントローラは、
前記振幅値に応じて相毎に異なる係数を用いて各相の前記巻線温度を推定する
請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記コントローラは、
前記零ベクトル状態の期間中に測定した前記モータ相電流と、推定した前記モータの巻線温度とに基づいて、前記モータの鎖交磁束を推定する
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記コントローラは、
推定した前記モータの鎖交磁束に基づいて、前記モータの出力トルクを推定する
請求項５に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

三相交流のモータをベクトル制御で駆動制御するモータ制御装置が実行するモータ制御方法であって、
モータ回転数とモータ相電流とを前記ベクトル制御における制御状態が零ベクトル状態の期間中に測定し、前記測定したモータ回転数とモータ相電流とに基づいて前記モータの巻線抵抗を推定し、前記巻線抵抗から前記モータの巻線温度を推定する
モータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置およびモータ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、三相モータをベクトル制御する場合に、制御状態が零ベクトル状態である期間中に計測したインバータへの入力電圧を基に推定したモータへの印加電圧によりモータの巻線温度を推定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－０２８９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、モータの印加電圧は、インバータへの入力電圧が同じであっても、インバータのデートタイムや、外乱に起因して混入する高調波の影響により電圧値が変動する場合がある。このため、推定した印加電圧と実際の印加電圧とに誤差が生じることで、推定した巻線温度と、実際の巻線温度とが乖離するおそれがあった。

【0005】

本願は、上記に鑑みてなされたものであって、モータの巻線温度の推定精度を高めることができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に係るモータ制御装置は、三相交流のモータをベクトル制御で駆動制御するモータ制御装置であって、コントローラを有する。前記コントローラは、モータ回転数とモータ相電流とを前記ベクトル制御における制御状態が零ベクトル状態の期間中に測定し、前記測定したモータ回転数とモータ相電流とに基づいて前記モータの巻線抵抗を推定し、前記巻線抵抗から前記モータの巻線温度を推定する。

【発明の効果】

【0007】

実施形態の一態様によれば、モータの巻線温度の推定精度を高めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、モータ制御システムの概要を示すブロック図である。

【図2A】図２Ａは、ベクトル制御を説明するための図である。

【図2B】図２Ｂは、ベクトル制御を説明するための図である。

【図3】図３は、温度推定タイミングを説明するための図である。

【図4】図４は、温度推定タイミングを説明するための図である。

【図5】図５は、モータ制御装置が実行する温度推定処理の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本願に係るモータ制御装置およびモータ制御方法を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本願に係るモータ制御装置およびモータ制御方法が限定されるものではない。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

【0010】

まず、図１を用いて、実施形態に係るモータ制御システムについて説明する。図１は、モータ制御システムＳの概要を示すブロック図である。モータ制御システムＳは、電気自動車や、ハイブリッド車両（電気および燃料）に搭載され、かかる車両の走行駆動に用いられるモータを制御する。

【0011】

図１に示すように、実施形態に係るモータ制御システムＳは、モータ制御装置１と、車両制御装置１００と、モータ２００と、レゾルバ３００とを備える。

【0012】

車両制御装置１００は、車両の走行駆動に関する制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。車両制御装置１００は、運転者のアクセル操作量（ペダル踏込量）に応じた要求トルクを算出し、算出した要求トルクをトルク指令としてモータ制御装置１へ出力する。

【0013】

モータ２００は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電源で駆動する三相モータである。モータ２００は、不図示の駆動輪に接続され、モータ２００で発生させたトルク（出力トルク）を駆動輪に出力する。

【0014】

レゾルバ３００は、モータ２００の回転角度を検出する回転角センサであり、図１では、１相励磁２相出力型のレゾルバを示している。レゾルバ３００は、励磁回路３１０と、ＳＩＮ／ＣＯＳ信号検出回路３２０とを備える。励磁回路３１０は、モータ制御装置１から出力される所定電圧の信号を正弦波の電圧信号である励磁信号に変換し、レゾルバ３００が有する三相のいずれかの相へ励磁信号を出力する。

【0015】

ＳＩＮ／ＣＯＳ信号検出回路３２０は、モータ２００の回転角度に応じて励磁信号が変換された検出信号を検出する。具体的には、ＳＩＮ／ＣＯＳ信号検出回路３２０は、励磁信号が回転角度に応じて変換された正弦波の検出信号と、余弦波の検出信号とを励磁信号が出力された相以外の残りの二相それぞれから検出してモータ制御装置１へ出力する。

【0016】

モータ制御装置１は、コントローラ２と、インバータ３と、電圧検出部４と、ゲート駆動回路５とを備える。コントローラ２は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクドライブ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。また、コントローラ２は、たとえば、不揮発性メモリやフラッシュメモリ、ハードディスクドライブといった記憶デバイスで構成される不図示の記憶部を備える。コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって機能する。

【0017】

インバータ３は、モータ２００を駆動する交流の駆動信号を生成してモータ２００へ出力する。インバータ３は、直流電源３１と、平滑化用のコンデンサ３２と、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ６を備える。スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ６は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳ－ＦＥＴ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 等のパワーデバイスによって構成される。

【0018】

スイッチ素子ＳＷ１は、ハイサイド側（上段側）のスイッチ素子であり、３相の交流電力におけるＵ相に対応したスイッチ素子である。スイッチ素子ＳＷ３は、ハイサイド側のスイッチ素子であり、３相の交流電力におけるＶ相に対応したスイッチ素子である。スイッチ素子ＳＷ５は、ハイサイド側のスイッチ素子であり、３相の交流電力におけるＷ相に対応したスイッチ素子である。スイッチ素子ＳＷ２は、ローサイド側（下段側）のスイッチ素子であり、３相の交流電力におけるＵ相に対応したスイッチ素子である。スイッチ素子ＳＷ４は、ローサイド側のスイッチ素子であり、３相の交流電力におけるＶ相に対応したスイッチ素子である。スイッチ素子ＳＷ６は、ローサイド側のスイッチ素子であり、３相の交流電力におけるＷ相に対応したスイッチ素子である。なお、以下では、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ６を特に区別しない場合、スイッチ素子ＳＷと総称する。

【0019】

インバータ３は、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ６のスイッチ制御により直流電源３１の直流電力を３相の交流電力に変換してモータ２００へ供給することで、モータ２００を駆動する。

【0020】

電圧検出部４は、インバータ３の両端電圧を検出してコントローラ２モータ制御装置１へ出力する。ゲート駆動回路５は、コントローラ２モータ制御装置１から出力されるＰＷＭ信号に従って、スイッチ素子ＳＷ１～ＳＷ６それぞれのオン／オフを制御する。

【0021】

コントローラ２は、電流指令部２１と、ＰＩ制御部２２と、電圧指令部２３と、ＰＷＭ制御部２４と、計測部２５と、電流変換部２６と、デコード部２７と、温度推定部２８とを備える。

【0022】

電流指令部２１は、車両制御装置１００から受け付けたトルク指令Ｔ＿ｃｍｄに従って、要求トルクを満たす電流指令値を算出して出力する。具体的には、電流指令部２１は、トルク指令Ｔ＿ｃｍｄと、電圧検出部４が検出した直流電源３１のバッテリ電圧Ｖｄｃと、後述する演算部２７ｂから出力されたモータ回転数ω＿ａｃｔとに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｒｅｆおよびｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｒｅｆを算出し減算器へ出力する。なお、減算器には、後述する電流変換部２６から出力されるｄ軸電流実測値Ｉｄ＿ａｃｔおよびｑ軸電流実測値Ｉｑ＿ａｃｔが入力される。

【0023】

ＰＩ制御部２２は、電流指令部２１から出力された電流指令値と、電流変換部２６から出力された電流実測値との誤差がゼロとなるようにフィードバック制御を実施する。具体的には、ＰＩ制御部２２は、減算器から出力される誤差信号に基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する。より具体的には、ＰＩ制御部２２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＿ｒｅｆおよびｄ軸電流実測値Ｉｄ＿ａｃｔの誤差を示すｄ軸誤差信号Ｉｄ＿ｅｒｒと、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＿ｒｅｆおよびｑ軸電流実測値Ｉｑ＿ａｃｔの誤差を示すｑ軸誤差信号Ｉｑ＿ｅｒｒとに基づいてフィードバック制御を行う。すなわち、ＰＩ制御部２２は、ｄ軸誤差信号Ｉｄ＿ｅｒｒおよびｑ軸誤差信号Ｉｑ＿ｅｒｒと逆位相の電流値となる電流指令信号を生成する。そして、ＰＩ制御部２２は、フィードバック制御により生成した電流指令信号を電圧値に変換したｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを電圧指令部２３へ出力する。

【0024】

電圧指令部２３は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、モータ２００の回転角度θ＿ａｃｔに基づいてＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値ＶｖおよびＷ相電圧指令値Ｖｗに変換してＰＷＭ制御部２４へ出力する。

【0025】

ＰＷＭ制御部２４は、電圧指令部２３が出力したＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値ＶｖおよびＷ相電圧指令値Ｖｗに基づいて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相それぞれにおける電圧のデューティ比を決定し、決定したデューティ比のＰＷＭ信号を生成してゲート駆動回路５へ出力する。

【0026】

計測部２５は、インバータ３からモータ２００へ出力される電流を計測する。具体的には、計測部２５は、Ｕ相電流実測値Ｉｕ、Ｖ相電流実測値ＩｖおよびＷ相電流実測値Ｉｗを計測し、電流変換部２６へ出力する。

【0027】

電流変換部２６は、計測部２５が計測したＵ相電流実測値Ｉｕ、Ｖ相電流実測値ＩｖおよびＷ相電流実測値Ｉｗを、モータ２００の回転角度θ＿ａｃｔに基づいてｄ軸電流実測値Ｉｄ＿ａｃｔおよびｑ軸電流実測値Ｉｑ＿ａｃｔに変換する。

【0028】

デコード部２７は、励磁部２７ａと、演算部２７ｂと、異常管理部２７ｃとを備える。励磁部２７ａは、励磁回路３１０によって生成される励磁信号の元となる所定電圧の信号を生成して励磁回路３１０へ出力する。

【0029】

演算部２７ｂは、モータ２００の状態に関する演算を行う。具体的には、演算部２７ｂは、モータ２００の回転角度と、モータ回転数（回転速度）とを演算する。演算部２７ｂは、ＳＩＮ／ＣＯＳ信号検出回路３２０によって検出された検出信号と、励磁回路３１０が出力した励磁信号との位相差に基づいて回転角度を演算（検出）する。演算部２７ｂは、演算した回転角度θ＿ａｃｔを電流変換部２６および電圧指令部２３へ出力する。

【0030】

また、演算部２７ｂは、演算した回転角度に基づいてモータ回転数（回転速度）を演算（検出）する。演算部２７ｂは、演算したモータ回転数ω＿ａｃｔを電流指令部２１へ出力する。

【0031】

異常管理部２７ｃは、コントローラ２の異常管理を行う。異常管理部２７ｃは、コントローラ２のハードウェアに起因する異常を検出する。異常管理部２７ｃは、コントローラ２のハードウェア異常を検出した場合に、安全モードに切り替える。安全モードは、例えば、モータ２００の回転数や出力トルクを制限するモードである。

【0032】

温度推定部２８は、モータ２００の巻線温度を推定する。

【0033】

ここで、従来は、ベクトル制御における制御状態が零ベクトル状態である期間中に計測したインバータへの入力電圧を基に推定したモータへの印加電圧によりモータの巻線温度を推定していた。しかしながら、モータの印加電圧は、インバータへの入力電圧が同じであっても、インバータのデートタイムや、外乱に起因して混入する高調波の影響により電圧値が変動する場合がある。このため、推定した印加電圧と実際の印加電圧とに誤差が生じることで、推定した巻線温度と、実際の巻線温度とが乖離するおそれがあった。

【0034】

そこで、本開示では、インバータ３への入力電圧を用いずに温度推定する技術を提案する。具体的には、まず、温度推定部２８は、ベクトル制御における制御状態が零ベクトル状態の期間中にモータ回転数とモータ相電流とを計測する。

【0035】

ここで、図２Ａおよび図２Ｂを用いて、ベクトル制御について説明する。図２Ａおよび図２Ｂは、ベクトル制御を説明するための図である。

【0036】

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、本開示では、ベクトル制御は、ベクトルＶ０～Ｖ７の８つの制御状態が存在する。図２Ｂに示すように、ベクトルＶ０は、零ベクトル状態であり、ハイサイド側のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５をすべてオフ、ローサイド側のスイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をすべてオンした制御状態である。ベクトルＶ１は、ベクトルＶ０の制御状態からスイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオフした制御状態である。ベクトルＶ２は、ベクトルＶ１の制御状態からスイッチ素子ＳＷ３をオン、スイッチ素子ＳＷ４をオフした制御状態である。ベクトルＶ３は、ベクトルＶ２の制御状態からスイッチ素子ＳＷ１をオフ、スイッチ素子ＳＷ２をオンした制御状態である。ベクトルＶ４は、ベクトルＶ３の制御状態からスイッチ素子ＳＷ５をオン、スイッチ素子ＳＷ６をオフした制御状態である。ベクトルＶ５は、ベクトルＶ４の制御状態からスイッチ素子ＳＷ３をオフ、スイッチ素子ＳＷ４をオンした制御状態である。ベクトルＶ６は、ベクトルＶ５の制御状態からスイッチ素子ＳＷ１をオン、スイッチ素子ＳＷ２をオフした制御状態である。ベクトルＶ７は、零ベクトル状態であり、ハイサイド側のスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５をすべてオン、ローサイド側のスイッチ素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６をすべてオフした制御状態である。

【0037】

例えば、図２Ａに示すように、電圧指令値Ｖ^＊がベクトルＶ１およびベクトルＶ２の間である場合、電圧指令値Ｖ^＊は、下記式（１）によって算出される。式（１）のＶ_１およびＶ_２は、ベクトルＶ１およびベクトルＶ２である。また、式（１）のＴ_ｓは、インバータ３の制御周期である。また、式（１）のＴ_１，Ｔ_２，Ｔ_０，Ｔ_７は、それぞれベクトルＶ１、ベクトルＶ２、ベクトルＶ０、ベクトルＶ７の制御状態となっている時間である。なお、Ｔ_ｓは下記式（２）によって算出され、Ｔ_１は下記式（３）によって算出され、Ｔ_２は下記式（４）によって算出され、Ｔ_０およびＴ_７は下記式（５）によって算出される。なお、式（３）および式（４）において、係数ｋは、ベクトル制御相対変換を行う場合には、ｋ＝√３を用い、ベクトル制御絶対変換を行う場合には、ｋ＝√２を用いる。

【0038】

【数1】

【0039】

【数2】

【0040】

【数3】

【0041】

【数4】

【0042】

【数5】

【0043】

本開示では、温度推定部２８は、零ベクトル状態であるベクトルＶ０およびベクトルＶ７の期間中にモータ２００の回転数とモータ相電流（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）とを計測する。そして、温度推定部２８は、計測した回転数およびモータ相電流に基づいてモータ２００の巻線抵抗を推定する。

【0044】

巻線抵抗Ｒ_ｓを算出する式（６）は、モータ相電圧のｄ軸成分ｖ_ｄの電圧方程式である下記式（７）と、ｑ軸成分ｖ_ｑの電圧方程式である下記式（８）とに基づいて導出される。なお、式（６）～（８）のＬ_ｄ，Ｌ_ｑは、それぞれｄ軸インダクタンスおよびｑ軸インダクタンスであり、式（６）では、巻線温度が２０℃のｑ軸インダクタンスＬ_ｑ０（２０℃）として示している。また、式（６）～（８）のｉ_ｄ，ｉ_ｑは、モータ相電流におけるｄ軸電流およびｑ軸電流である。また、式（６）～（８）のω_ｅは、モータ２００の回転速度である。また、式（６）～（８）のｄｉ_ｄ／ｄｔ，ｄｉ_ｑ／ｄｔは、それぞれｄ軸電流およびｑ軸電流の微分値である。また、式（６）～（８）のφ_ａは、永久磁石による鎖交磁束である。また、式（６）のｋ_ｑは、ｑ軸インダクタンスの温度補正係数である。また、式（６）のΔＴ_ｑは、前回制御周期の巻線温度と２０℃との誤差である。

【0045】

【数6】

【0046】

【数7】

【0047】

【数8】

【0048】

上記式（７）および式（８）において、零ベクトル状態では、ｖ_ｄ＝ｖ_ｑ＝０、かつ、ｉ_ｄ＝ｉ_ｑ＝一定値、かつ、Ｌ_ｄ×ｄｉ_ｄ／ｄｔ＝Ｌ_ｑ×ｄｉ_ｑ／ｄｔ＝０が代入される。そして、これらの値が代入された式（７）および式（８）を変形すると式（６）となる。すなわち、式（６）で示されるように、零ベクトル状態での巻線抵抗Ｒ_ｓは、モータ２００の回転速度と、モータ相電流であるｑ軸電流とによって算出可能となり、モータ相電圧が不要となる。

【0049】

そして、式（６）により推定した巻線抵抗Ｒ_ｓを使って、巻線温度Ｔを下記式（９）によって算出する。なお、式（９）のＲ_ｓ（２０℃）およびＲ_ｓ（Ｔ）は、それぞれ巻線温度が２０℃およびＴ℃の時の巻線抵抗である。また、式（９）のａは、抵抗温度係数であり、例えば、銅材料であれば、ａ＝０．００３９３となる。

【0050】

【数9】

【0051】

すなわち、実施形態に係るモータ制御装置１によれば、零ベクトル状態では、巻線抵抗を算出する式（６）においてモータ相電圧の変数を排除できるため、モータ相電圧の変動の影響を無視できる。すなわち、実施形態に係るモータ制御装置１によれば、モータ２００の巻線温度の推定精度を高めることができる。

【0052】

次に、図３および図４を用いて、温度推定部２８の温度推定タイミングについて説明する。図３および図４は、温度推定タイミングを説明するための図である。図３では、計測部２５が計測した３相の電流実測値（３相のモータ相電流）を示している。

【0053】

図３に示すように、温度推定部２８は、モータ相電流の電流角度範囲（０°≦θｉ＜３６０°）において、予め定められた電流角度の間隔で巻線温度を推定する。例えば、温度推定部２８は、電流角度が６０°の間隔で巻線温度の推定を行う。すなわち、図３に示す例では、温度推定部２８は、０°（３６０°）、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°の温度推定タイミングで巻線温度を推定する。このように、予め定められた電流角度の間隔で巻線温度を推定することで、巻線温度を定期的に推定することができる。

【0054】

また、温度推定部２８は、各温度推定タイミングにおいて、３相それぞれの巻線温度を推定してもよい。具体的には、温度推定部２８は、上記式（９）で算出した巻線温度が３相巻線の平均温度となっているため、モータ相電流における各相の振幅値に基づいて、各相の巻線温度を推定する。

【0055】

具体的には、温度推定部２８は、各相の振幅値に応じて相毎に異なる係数を用いて各相の巻線温度を推定する。より具体的には、温度推定部２８は、振幅値がピーク値に近い程高い値の係数を、上記式（９）で算出した巻線温度に乗じることで、各相の巻線温度を推定する。これは、モータ相電流がピーク値に近い程、巻線温度が高くなるためである。

【0056】

図３に示す例では、３相のうち、１相の振幅値はピーク値であり、残り２相の振幅値は同じ値となる。つまり、図３に示す例の場合、ピーク値用の第１係数と、ピーク値以外の第２係数（＜第１係数）との２種類の係数を予め準備しておき、各相の振幅値に応じていずれかの係数を用いる。このように、温度推定部２８は、各相の巻線温度を把握できるため、相毎の巻線異常の検出や、相毎のインバータ制御を高精度に行うことができる。また、振幅値に応じた係数を用いることで、相毎の巻線温度の推定精度を高めることができる。また、各相の巻線温度を算出することで、各巻線の個別の温度を把握できるため、モータの安全保護フェイルセーフやインバータの制御性能を向上することができる。例えば、過熱焼損に対する保護をより適切に行うことができる。この結果、モータ２００の安全保護フェイルセーフやインバータの制御性能を向上することができる。

【0057】

次に、図４を用いて、温度推定タイミングにおける温度推定処理の実行可否判定について説明する。図４では、温度推定タイミング近傍の電流角度範囲を示している。また、図４では、制御周期Ｔｓ、３相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗおよびハイサイド側のスイッチ素子ＳＷ１（Ｓ_１），ＳＷ３（Ｓ_３），ＳＷ５（Ｓ_５）それぞれの状態を示している。

【0058】

図４において、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５がすべてオフの場合が、零ベクトル状態であるベクトルＶ０の制御状態である。また、スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５がすべてオンの場合が、零ベクトル状態であるベクトルＶ７の制御状態である。

【0059】

温度推定部２８は、温度推定タイミング近傍の電流角度範囲において、零ベクトル状態であるベクトルＶ０およびベクトルＶ７となったタイミングで、温度推定を行うための割込みトリガーを生成して温度推定を行う。

【0060】

温度推定部２８は、割込みトリガーを生成する際に、ベクトルＶ０およびベクトルＶ７の期間の長さが、温度推定処理に要する時間よりも長いか否かを判定する。具体的には、温度推定部２８は、モータ回転数と、要求トルクとに基づいて判定を行う。例えば、モータ回転数が高い程、制御周期Ｔｓが短くなるため、必然的にベクトルＶ０およびベクトルＶ７の期間が短くなる。また、要求トルクが高い程、電圧指令値のデューティ比が高くなるため、必然的にベクトルＶ０およびベクトルＶ７の期間が短くなる。

【0061】

温度推定部２８は、かかる期間の長さが温度推定処理に要する時間よりも長い場合には、割込みトリガーを生成して温度推定処理を行う。一方、温度推定部２８は、かかる期間の長さが温度推定処理に要する時間よりも短い場合には、割込みトリガーを生成せず、温度推定処理を禁止する。あるいは、温度推定部２８は、かかる期間の長さが温度推定処理に要する時間よりも短い場合には、従来の温度推定処理、すなわち、モータ相電圧を用いた温度推定処理を行ってもよい。

【0062】

次に、図５を用いて、モータ制御装置１が実行する温度推定処理の処理手順について説明する。図５は、モータ制御装置１が実行する温度推定処理の処理手順を示すフローチャートである。

【0063】

図５に示すように、コントローラ２は、モータ相電流の電流角度が温度推定タイミングの電流角度であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。コントローラ２は、温度推定タイミングの電流角度でない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１０１を繰り返し実行する。

【0064】

コントローラ２は、温度推定タイミングの電流角度である場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御状態が零ベクトル状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。コントローラ２は、制御状態が零ベクトル状態でない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０２を繰り返し実行する。

【0065】

コントローラ２は、制御状態が零ベクトル状態である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、零ベクトル状態の期間の長さが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、コントローラ２は、モータ回転数および要求トルクに基づき推定した零ベクトル状態の期間の長さが温度推定処理に要する時間よりも長いか否かを判定する。

【0066】

コントローラ２は、零ベクトル状態の期間の長さが閾値以上である場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、零ベクトル状態となったタイミングで割り込みトリガーを生成する（ステップＳ１０４）。なお、コントローラ２は、零ベクトル状態の期間の長さが閾値未満である場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、割込みトリガーを生成せずに処理を終了する。すなわち、温度推定処理を行わない。

【0067】

つづいて、コントローラ２は、零ベクトル状態の期間中にモータ回転数およびモータ相電流を取得（計測）する（ステップＳ１０５）。具体的には、コントローラ２は、零ベクトル状態の期間中にモータ回転数と、３相のモータ相電流を計測する。

【0068】

つづいて、コントローラ２は、取得したモータ回転数とモータ相電流とに基づいて、モータ２００の巻線抵抗を推定する（ステップＳ１０６）。具体的には、コントローラ２は、取得したモータ回転数とモータ相電流とを上記式（６）に代入することで、巻線抵抗を算出する。

【0069】

つづいて、コントローラ２は、推定した巻線抵抗に基づいて、モータ２００の巻線温度を推定する（ステップＳ１０７）。具体的には、コントローラ２は、推定した巻線抵抗を上記式（９）に代入することで、巻線温度を算出する。

【0070】

上述してきたように、実施形態に係るモータ制御装置１は、三相交流のモータ２００をベクトル制御で駆動制御するモータ制御装置であって、コントローラ２を有する。コントローラ２は、モータ回転数とモータ相電流とをベクトル制御における制御状態が零ベクトル状態の期間中に測定し、測定したモータ回転数とモータ相電流とに基づいてモータ２００の巻線抵抗を推定し、巻線抵抗からモータの巻線温度を推定する。これにより、モータ制御装置１は、モータ相電圧を用いることなく巻線温度を推定できるため、モータ相電圧の変動の影響を無視できる。すなわち、実施形態に係るモータ制御装置１によれば、モータ２００の巻線温度の推定精度を高めることができる。

【0071】

なお、モータ制御装置１は、上記により推定した巻線温度を用いて、モータ２００の出力トルクを推定してもよい。具体的には、まず、コントローラ２は、下記式（１０）によりモータ２００の鎖交磁束を算出する。式（１０）のＬ_ｑ０（２０℃）およびＬ_ｄ０（２０℃）は、巻線温度が２０℃のｑ軸インダクタンスおよびｄ軸インダクタンスである。また、式（１０）のｋ_ｑおよびｋ_ｄは、ｑ軸インダクタンスおよびｄ軸インダクタンスの温度補正係数である。また、式（１０）のΔＴは、上記式（９）で推定した巻線温度と２０℃との誤差である。

【0072】

【数10】

【0073】

つづいて、コントローラ２は、算出した鎖交磁束に基づいて出力トルクを推定する。このように、推定した巻線温度に基づいて鎖交磁束を推定することで、鎖交磁束の推定精度を高めることができるとともに、出力トルクの推定精度も高めることができる。

【0074】

また、上述したように、モータ２００の巻線温度を算出することで、温度センサが不要になるため、製品コストを削減できる。ただし、本開示において、温度センサも設ける構成であってもよい。

【0075】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0076】

１ モータ制御装置
２ コントローラ
３ インバータ
４ 電圧検出部
５ ゲート駆動回路
２１ 電流指令部
２２ ＰＩ制御部
２３ 電圧指令部
２４ ＰＷＭ制御部
２５ 計測部
２６ 電流変換部
２７ デコード部
２７ａ 励磁部
２７ｂ 演算部
２７ｃ 異常管理部
２８ 温度推定部
３１ 直流電源
３２ コンデンサ
１００ 車両制御装置
２００ モータ
３００ レゾルバ
３１０ 励磁回路
３２０ ＣＯＳ信号検出回路
Ｓ モータ制御システム
ＳＷ１～ＳＷ６ スイッチ素子

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】