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JP5714158B1 - モータ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】モータ駆動開始時のモータロックを判定し、インバータの保護を行う。
【解決手段】モータ駆動装置は、複数のスイッチング素子を有するインバータ6と、上アーム203側および下アーム204側の一方に設けた温度センサ305U、306V、307Wと、制御部209とから構成されている。制御部209は、温度センサを用いてスイッチング素子の温度を検出する温度情報検出部と、モータ4の位置情報を検出するモータ位置情報検出部と、モータ4の駆動開始時に温度センサが設けられたスイッチング素子から通電開始するようにモータ4の停止位置を予め設定されたモータ停止基準位置に調整するモータ停止位置調整部と、モータ駆動開始後にスイッチング素子の温度が閾値を超えた場合に、モータ4がロック状態であると判定し、モータ4を停止させるモータロック状態判定部とを備えている。
【選択図】図3

Description

この発明はモータ駆動装置に関し、特に、モータ駆動開始時にモータロック状態を判定し、インバータの保護を行うためのモータ駆動装置に関する。
近年、省エネルギーや環境に考慮した車両としてハイブリッド車や電気自動車が注目されている。ハイブリッド車は従来のエンジンに加えモータを動力源とし、電気自動車はモータを動力源としている。
ハイブリッド車および電気自動車は、共に、バッテリに蓄電された直流電力をインバータ回路で交流電力に変換してモータに供給し、車両を走行させる。
上記インバータ回路は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはFET(Field Effect Transistor)のスイッチング素子で構成され、当該スイッチング素子をON/OFF制御することで、直流電力を交流電力に変換している。
この時、スイッチング素子をONして電流が流れることにより、スイッチング素子の温度が上昇する。例えば、モータがロック状態となり、同じスイッチング素子に電流が連続して通電されると、さらにスイッチング素子温度が上昇して、限界を超えてしまい、スイッチング素子が破壊されてしまう可能性がある。そのため、スイッチング素子温度を計測する温度センサを設け、スイッチング素子温度が限界を超えないようにスイッチング素子に流れる電流を制限し、スイッチング素子が破壊されないように保護を行うことが提案されている。
上記の方法に従って確実に精度よくスイッチング素子の保護を行うためには、全てのスイッチング素子に対して温度センサを設けて、全てのスイッチング素子温度を計測することが望ましい。しかしながら、全てのスイッチング素子に対し温度センサを設けるとインバータ回路が高コスト化する。そのため、温度センサを削減することによる低コスト化が行われている。
その一例として、特許文献1では、モータ制御装置が、複数のスイッチング素子が設けられ、直流電力を交流電力に変換してモータに電力を供給するインバータ回路と、スイッチング素子の温度を検出する温度センサと、を備えている。温度センサは、複数のスイッチング素子のうち、上アーム側のすべてのスイッチング素子に対して設けられている。一方、温度検出センサが設けられていない下アーム側のスイッチング素子の温度は、上アーム側のスイッチング素子の計測温度を用いて推測する。
特開2011−182528号公報
上記の特許文献1では、上アーム側のスイッチング素子にのみ温度センサを設ける構成にしたので、温度センサの個数を減らすことができ、コストを抑えることができる。しかしながら、下アーム側のスイッチング素子については、上アーム側のスイッチング素子の計測温度から、その温度を推測する。推測温度は、温度センサで実際に測定した実温度に比べて、精度が悪い。そのため、その推測温度に対して閾値を設けて電流制限を行う場合、閾値を限界温度に近づけて高い値に設定した場合は、スイッチング素子が破壊される可能性があった。また、閾値を限界温度から遠ざけて低い値に設定した場合は、スイッチング素子の温度が閾値をすぐに超えてしまい、電流制限に入りやすくなることで、モータが必要な駆動力を発生できない可能性があった。特許文献1では、特にモータがロック状態になった場合の対応について考慮されていないため、モータがロック状態の場合に、インバータの保護を行いながら、モータを良好に駆動させることができないという問題点があった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、モータ駆動開始時にモータがロック状態か否かを確実に精度よく判定することで、インバータの保護を確実に行うことが可能な、低コストのモータ駆動装置を得ることを目的とする。
この発明は、モータの複数の相に対応させて上アーム側と下アーム側とにそれぞれスイッチング素子を設けたインバータと、前記上アーム側および前記下アーム側のいずれか一方のスイッチング素子に対して前記相毎に設けられた温度センサと、前記温度センサからのセンサ信号を用いて前記スイッチング素子の温度情報を検出する温度情報検出部と、前記モータの位置情報を検出するモータ位置情報検出部と、前記相毎に前記上アーム側のスイッチング素子と前記下アーム側のスイッチング素子とを交互に通電させる駆動部と、前記モータの駆動開始時に前記温度センサが設けられた側の前記スイッチング素子から通電が開始されるように、前記モータの停止時に、前記モータの停止位置を予め設定されたモータ停止基準位置に調整するモータ停止位置調整部と、前記モータ駆動開始後に、前記温度情報検出部で検出した前記スイッチング素子の温度情報が予め設定された閾値を超えた場合に、前記モータがロック状態であると判定し、前記モータを停止させるモータロック状態判定部とを備えたモータ駆動装置である。
この発明は、上アーム側および下アーム側のいずれか一方のスイッチング素子に対して相毎に温度センサを設け、モータの駆動開始時に、当該温度センサが設けられた側のスイッチング素子から通電が開始されるように、モータの停止時に、モータの停止位置を予め設定されたモータ停止基準位置に調整し、モータ駆動開始後に、温度センサで検出したスイッチング素子の温度が予め設定された閾値を超えた場合に、モータがロック状態であると判定し、モータを停止させるようにしたので、モータ駆動開始時にモータがロック状態か否かを確実に精度よく判定することできるため、熱によるスイッチング素子の破壊を防止して、インバータの保護を確実に行うことができる。
この発明の実施の形態に係る車両の概略構成図である。 この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の代表的な概略構成図である。 この発明の実施の形態1に係るU相電流が0(A)で駆動開始されるモータ駆動装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態1に係るモータ駆動装置の各相に流れる電流波形とモータの回転角を表したタイムチャートである。 この発明の実施の形態2に係るU相電流が最大電流で駆動開始されるモータ駆動装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態2に係るモータ駆動装置の各相に流れる電流波形とモータの回転角を表したタイムチャートである。 この発明の実施の形態3に係る各相電流が最大電流で駆動開始されるモータ駆動装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態3に係るモータ駆動装置の各相に流れる電流波形とモータの回転角を表したタイムチャートである。 この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置のモータ駆動開始前のモータ停止時処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置のモータ駆動開始時のモータ駆動開始前処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置のモータ駆動モード処理のフローチャートである。 この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の制御部の構成を示した構成図である。
以下、この発明に係るモータ駆動装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。各図において同一または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
図1は、この発明の実施の形態1〜3に係るモータ駆動装置が搭載された車両の概略構成図である。図1においては、エンジン1とモータ4とを備えたハイブリッド車を例として記載しているが、本実施の形態は電気自動車にも適用可能である。図1において、エンジン1により発電機2が駆動され、それにより発電機2が発電し、その発電された電力はインバータ6を経由して、バッテリ7に充電される。
そして、発電機2が発電した電力、もしくは、バッテリ7に蓄電された電力を、モータ4に供給することで、モータ4を駆動する。モータ4はタイヤ5を駆動し、車両を走行させる。なお、バッテリ7に蓄電された電力をモータ4に供給する場合には、バッテリ7に蓄電された直流電力をインバータ6によって交流電力に変換して、モータ4に供給する。
また、車両の減速時などはタイヤ5によりモータ4が回され、モータ4が回生発電を行い、そこで発電された電力はインバータ6を介してバッテリ7に充電される。
また、インバータ6が、バッテリ7に蓄電された直流電力を交流電力に変換して、発電機2を駆動し、エンジン1を始動することも行う。
また、クラッチ3を結合することにより、エンジン1の駆動力を、モータ4を介してタイヤ5に伝えることで、車両を走行させることもできる。
後述する実施の形態1〜3では、上記のようなシリーズ式ハイブリッド車を例に説明するが、パラレル式ハイブリッド車であってもよい。
また、上記のように、発電機2およびモータ4は、駆動と発電を兼ね備えるモータ・ジェネレータであってもよい。
また、車両が一つのバッテリと一つのインバータを有するもので説明するが、複数の異なる電圧のバッテリを備え、発電機とインバータとの間、および、バッテリとインバータとの間に、電圧変換を行うDC/DCコンバータ等を有するものであってもよい。
図2は、この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の代表的な概略構成図である。図2に示すように、モータ駆動装置は、モータ4と、バッテリ7と、インバータ6とから構成される。インバータ6は、バッテリ7に蓄電された直流電力を交流電力に変換してモータ4を駆動制御する。
インバータ6は、U相スイッチング回路205、V相スイッチング回路206、および、W相スイッチング回路207とから構成されている。
U相スイッチング回路205は、上アーム203側(高電圧側)に設けられた上アーム側スイッチング素子205Hと、下アーム204側(低電圧側)に設けられた下アーム側スイッチング素子205Lとから構成される。上アーム側スイッチング素子205Hと下アーム側スイッチング素子205Lとは互いに直列に接続されている。また、上アーム側スイッチング素子205H、および、下アーム側スイッチング素子205Lには、それぞれ、1つの還流ダイオードが逆並列に接続されている。
また、V相スイッチング回路206は、上アーム203側に設けられた上アーム側スイッチング素子206Hと、下アーム204側に設けられた下アーム側スイッチング素子206Lとから構成される。上アーム側スイッチング素子206Hと下アーム側スイッチング素子206Lとは互いに直列に接続されている。また、上アーム側スイッチング素子206H、および、下アーム側スイッチング素子206Lには、それぞれ、1つの還流ダイオードが逆並列に接続されている。
また、W相スイッチング回路207は、上アーム203側に設けられた上アーム側スイッチング素子207Hと、下アーム204側に設けられた下アーム側スイッチング素子207Lとから構成される。上アーム側スイッチング素子207Hと下アーム側スイッチング素子207Lとは互いに直列に接続されている。また、上アーム側スイッチング素子207H、および、下アーム側スイッチング素子207Lには、それぞれ、1つの還流ダイオードが逆並列に接続されている。
スイッチング回路205〜207の各スイッチング素子205H〜207H,205L〜207Lとしては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)およびFET(Field Effect Transistor)を用いることができる。
さらに、インバータ6において、上アーム203側に、スイッチング回路205〜207のスイッチング素子205H〜207Hの温度(以下、スイッチング素子温度と呼ぶ。)を計測するための温度センサ205U、206V、207Wが設けられている。以下では、温度センサ205U、206V、207Wが設けられているスイッチング素子205H〜207Hを「温度センサが設けられているスイッチング素子」と呼ぶ。
また、制御部209が、U相スイッチング回路205、V相スイッチング回路206、および、W相スイッチング回路207に対して設けられている。制御部209は、各スイッチング素子205H〜207H,205L〜207Lを駆動制御する。また、制御部209は、温度センサ205U、206V、207Wからのセンサ信号に基づいて、温度センサが設けられているスイッチング素子のスイッチング素子温度(温度情報)を取得する。制御部209は、スイッチング素子温度と閾値とを比較し、スイッチング素子温度が閾値を超えた場合には、モータ4を停止させるか、あるいは、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lに流れる電流を制限して、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lが熱により破壊されないように保護する。
なお、図2においては、制御部209はインバータ6の内部に配置しているが、インバータ6の外部に配置してもよい。
制御部209の構成を図12に示す。
図12に示すように、制御部209は、温度情報検出部2091と、モータ位置情報検出部2092と、駆動部2093と、モータ停止位置調整部2094と、モータロック状態判定部2095と、記憶部2096とを備えている。
温度情報検出部2091は、温度センサ205U、206V、207Wからのセンサ信号を用いて、スイッチング素子205H〜207Hの温度情報を検出する。
モータ位置情報検出部2092は、例えばレゾルバを用いて、モータ4の位置情報を検出する。
駆動部2093は、U,V,W相毎に、上アーム側のスイッチング素子と下アーム側のスイッチング素子とを交互に通電させる。U相、V相、W相に流れる電流は、例えば図4に示すように、電気角で120度ずつずれた正弦波になっている。図4の例で説明すると、各相において、電流値が0(A)より大きい領域では、上アーム側のスイッチング素子が通電され、電流値が0(A)より小さい領域では、下アーム側のスイッチング素子が通電される。また、電流値が0(A)のときは、上アーム側および下アーム側のスイッチング素子のいずれにも電流は流れない。
モータ停止位置調整部2094は、予め設定されたモータ停止基準位置でモータ4が停止するように、モータ4が停止する時に、モータ4の停止位置を調整する。これにより、モータ4が次に駆動開始する時に、温度センサ205U、206V、207Wが設けられたスイッチング素子205H、206H、207Hから通電が開始されるようになる。
モータロック状態判定部2095は、モータ4の駆動開始後に、温度情報検出部2091で検出したスイッチング素子205H、206H、207Hの温度情報が予め設定された閾値を超えた場合に、モータ4が停止しているか否かを判定し、モータ4が停止している場合には、モータ4がロック状態であると判定して、モータ4を停止させる。一方、モータ4が停止していなかった場合には、スイッチング素子が熱により破壊されることを防ぐために、スイッチング素子に流れる電流を制限する。なお、温度情報の例としては、例えば、モータ4の駆動開始時からの現在までの上昇温度ΔTMx、または、スイッチング素子の現在の検出温度TMxが挙げられる。
記憶部2096は、制御部209が用いる種々のデータを記憶する。
以下、この発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、以下では、図2と異なる点を主に説明し、図2と同じ構成および動作については説明を省略する。制御部209の構成および動作については図12と基本的に同じであるが、以下の実施の形態1〜3においては温度センサの符号が図2と異なるため、それらについては各実施の形態の温度センサの符号に読み替えることとする。
実施の形態1.
図3は、この発明の実施の形態1に係るモータ駆動装置の構成を示した図である。また、図4は、本実施の形態における、U相、V相、W相のそれぞれに流れる電流値を示すタイミングチャートである。本実施の形態においては、U相電流が0(A)で、モータ4が駆動開始される場合の実施の形態を示す。以下、詳細に説明する。
図3と図2の相違点は、温度センサの設置位置である。図2においては、温度センサ205U,206V,207Wが、すべて、上アーム203側に配置されていた。一方、図3においては、上アーム203側に温度センサ306Vが設けられ、下アーム204側に温度センサ305U、307Wが設けられている。このように、本実施の形態では、1つの相の温度センサが、他の相の温度センサとは異なるアーム側に配置されている。すなわち、本実施の形態では、図3に示すように、温度センサ306Vが、V相の上アーム側スイッチング素子206Hに対して設けられ、温度センサ305Uが、U相の下アーム側スイッチング素子205Lに対して設けられ、温度センサ307Wが、W相の下アーム側スイッチング素子207Lに対して設けられている。制御部209は、温度センサ305U、306V、307Wからのセンサ信号に基づいて、スイッチング素子205L、206H、207Lの温度情報を検出し、当該温度情報が閾値(後述する第2の閾値、および、第3の閾値)以上となった場合に、モータ4を停止させるか、あるいは、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lに流れる電流を制限する。これにより、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lが熱により破壊されることを防止することができる。
図4(a)〜(c)は、各相に流れる電流波形と各相のモータ回転角(モータの位置)との関係を表したタイムチャートである。図4(a)〜(c)において、縦軸は電流値であり、横軸はモータの回転角である。
図4(a)のタイムチャートは、U相スイッチング素子205H、205Lに流れる電流を示している。
図4(b)のタイムチャートは、V相スイッチング素子206H、206Lに流れる電流を示している。図4(b)に示す電流は、図4(a)に示す電流から、電気角で120度遅れている。
図4(c)のタイムチャートは、W相スイッチング素子207H、207Lに流れる電流を示している。図4(c)に示す電流は、図4(b)に示す電流から、電気角で120度遅れている。
すなわち、U相、V相、W相に流れる電流は、図4(a)〜(c)に示されるように、電気角で120度ずつずれた正弦波となっている。
また、図4(a)〜(c)に示す各相のタイムチャートにおいて、電流値がプラス(+)の領域では上アーム203側のスイッチング素子205H〜207Hに電流が流れ、電流値がマイナス(−)の領域では下アーム204側のスイッチング素子205L〜207Lに電流が流れる。このようにして、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207LのON/OFFが制御され、インバータ6が制御されることで、モータ4が駆動される。
図4(a)〜(c)において、点線で示される直線は、予め設定された所望のモータ停止基準位置を示している。モータ4は、停止時に、制御部209のモータ停止位置調整部2094により位置調整されて、このモータ停止基準位置で停止する。従って、モータ4が、次に駆動を開始するときのモータ位置は、このモータ停止基準位置となる。
また、図4(a)〜(c)において、点線で示される円は、モータ停止基準位置における各相のスイッチング素子に流れる電流値を示している。すなわち、モータ停止基準位置で停止していたモータ4が、次に駆動を開始する場合には、各相のスイッチング素子に、当該円で示される電流値の電流が流れる。
図4の例では、U相スイッチング素子205H、205Lに流れる電流値が0(A)となるモータ位置で、モータ4が駆動開始される。すなわち、本実施の形態では、U相電流が0(A)となるモータ位置を、モータ停止基準位置として設定している。
また、図4(a)〜(c)において、各相のタイムチャートの網掛けの領域は、各相に配置した温度センサ305U、306V、307Wで計測できる電流値の範囲を示している。
図4(a)に示すように、U相では、モータ駆動開始後に、点線の円で示す0(A)からマイナス側の領域で電流が流れるため、下アーム204側のスイッチング素子205Lのスイッチング素子温度を計測するべきである。そのため、図3に示すように、下アーム204側に、U相の温度センサ305Uを配置している。
また同様に、図4(b)に示すように、V相では、モータ駆動開始後にプラス側の領域で電流が流れるため、図3に示すように、上アーム203側に、V相の温度センサ306Vを配置している。
また同様に、図4(c)に示すように、W相では、モータ駆動開始後にマイナス側の領域で電流が流れるため、図3に示すように、下アーム204側に、W相の温度センサ307Wを配置している。
図3および図4に示す本実施の形態においては、モータ駆動開始時にモータロックされたと仮定すると、その時点のU相の電流値は0(A)であるために、U相スイッチング素子205H、205Lの温度は上昇しない。一方、V相では、上アーム側に、点線の円で示される電流値と同じ値の電流が連続通電する。同様に、W相では、下アーム側に、点線の円で示される電流値と同じ電流値の電流が連続通電する。そのため、V相スイッチング素子206HとW相スイッチング素子207Lのスイッチング素子温度がそれぞれ上昇し、V相スイッチング素子206LとW相スイッチング素子207Hのスイッチング素子温度は上昇しない。
この時、従来技術と異なり、本実施の形態では、図4に示すように、モータ停止基準位置を設定し、その位置でモータ駆動を開始するようにし、モータ駆動開始時の電流の流れる領域がプラス側かマイナス側かに応じて、相毎に異なるアーム側に温度センサを配置する構成としたため、確実に精度よくスイッチング素子温度を把握でき、閾値を超える前にモータ停止や駆動電流制限によりスイッチング素子を保護することができる。
また、本実施の形態では、温度センサが設けられている側のスイッチング素子の温度だけを用いて制御を行うため、精度向上が図れる。また、本実施の形態では、温度センサが設けられていない側のスイッチング素子の温度を推定する必要もなく、また、それに対する閾値の複雑な設定の作業が不要となる。
尚、図4の例では、モータ駆動開始時にモータロックした場合のU相のスイッチング素子205Hと205Lに流れる電流は0(A)であるため、それらのスイッチング素子は温度上昇しないので、U相の温度センサ305Uは必ずしも設けなくてもよい。しかしながら、モータ4が少し回ってから、例えば電気角30度分だけモータ4が回転してから、モータ4がロック状態となる場合も想定できる。その場合には、モータロック状態で、U相にマイナス側の電流が流れ、下アーム204側のU相スイッチング素子205Lの温度が上昇することから、下アーム204側にU相温度センサ305Uを配置した方が良い。そのため、図3では、下アーム204側にU相温度センサ305Uを配置している。
また、実施の形態1では、U相の電流値が0(A)となるモータ位置をモータ停止基準位置としたが、その場合に限らず、V相またはW相の電流値が0(A)となるモータ位置をモータ停止基準位置としてもよい。
以上のように、モータ4の複数の相(U,V,W)に対応させて上アーム203側と下アーム204側とにそれぞれスイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lを設けたインバータ6と、上アーム203側および下アーム204側のいずれか一方のスイッチング素子205L、206H、207Lに対して相(U,V,W)毎に設けられた温度センサ305U、306V、307Wと、温度センサ305U、306V、307Wからのセンサ信号を用いてスイッチング素子205L、206H、207Lの温度情報を検出する温度情報検出部2091と、モータ4の位置情報を検出するモータ位置情報検出部2092と、相(U,V,W)毎に上アーム203側のスイッチング素子205H〜207Hと下アーム204側のスイッチング素子205L〜207Lとを交互に通電させる駆動部2093と、モータ4の駆動開始時に温度センサ305U、306V、307Wが設けられた側のスイッチング素子205L、206H、207Lから通電開始できるように、モータ4の停止時にモータ4の位置を予め設定されたモータ停止基準位置に調整するモータ停止位置調整部2094と、モータ駆動開始後に、温度情報検出部2091で検出したスイッチング素子の温度情報が予め設定された閾値を超えた場合に、モータ4がロック状態であると判定し、モータ4を停止させるモータロック状態判定部2095とを備えたモータ駆動装置である。
本実施の形態によれば、上記構成により、相(U,V,W)毎に、上アーム203もしくは下アーム204の内のいずれか一方のみに温度センサを設けることで、モータ駆動装置の低コスト化、小型化を図ることができる。
さらに、モータ駆動開始時に温度センサを設けた側のスイッチング素子から通電開始できるように、相(U,V,W)毎に上アーム203もしくは下アーム204の内のいずれか一方のみに温度センサの配置を行った上で、モータ駆動開始前のモータ停止時に予め位置調整を行った後にモータ駆動開始するため、スイッチング素子温度を推測することなく温度センサで計測でき、確実に精度よくモータ駆動開始時のモータロック状態を判定し、インバータの保護が行える。
また、本実施の形態においては、モータ停止基準位置は、いずれか一つの相のスイッチング素子に流れる電流が0(A)となるモータ4の位置とした。
本実施の形態においては、モータ駆動開始時にいずれか一つの相(U相)の電流が0(A)となる場合に、その相(U相)以外の他の相(V相、W相)のスイッチング素子206H,207Lの温度計測ができるように異なるアームに温度センサ306V,307Wを配置した上で、当該相(U相)の電流が0(A)となるようなモータ停止基準位置にモータ4の停止位置を調整した後に、モータ4を駆動開始することで、モータ駆動開始時に温度上昇する、すなわち、当該相(U相)以外の他の相(V相、W相)のスイッチング素子温度だけでモータ駆動開始時のモータロック状態の判定を行えるため、判定処理の簡素化と精度向上図れる。また、モータ停止基準位置、すなわち、モータ駆動開始位置が決められることにより、電流制限を行うための閾値の設定の省力化と精度向上も図れる。
また、本実施の形態においては、モータ4の駆動開始前またはモータ4の駆動開始直後に、モータ位置情報検出部2092がモータ4の現在位置がモータ停止基準位置からずれていることを検出した場合に、モータ停止位置調整部2094はモータ4の位置をモータ停止基準位置に再調整する。
これにより、モータ駆動開始時やモータ駆動開始後すぐに、モータ4の位置がモータ停止基準位置からずれた状態でモータ4が停止した場合にも、再調整した後にモータ4の駆動を開始することができるため、確実に精度よく、モータ4の駆動開始時のモータロック状態の判定を行うことができる。
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2に係る車両のモータ駆動装置の構成を示した図である。図6は、本実施の形態における、U相、V相、W相のそれぞれに流れる電流値を示すタイミングチャートである。本実施の形態においては、U相の上アーム側スイッチング素子205Hの電流が最大電流で駆動開始される場合の実施の形態を示す。以下、詳細に説明する。
図5と図2の相違点は、温度センサの設置位置である。図2においては、温度センサ205U,206V,207Wが、すべて、上アーム203側に配置されていた。一方、図5においては、上アーム203側に温度センサ505Uが設けられ、下アーム204側に温度センサ506V、507Wが設けられている。このように、本実施の形態では、1つの相の温度センサが、他の相の温度センサとは異なるアーム側に配置されている。すなわち、本実施の形態では、図5に示すように、温度センサ505Uが、U相の上アーム側スイッチング素子205Hに対して設けられ、温度センサ506Vが、V相の下アーム側スイッチング素子206Lに対して設けられ、温度センサ507Wが、W相の下アーム側スイッチング素子207Lに対して設けられている。制御部209は、温度センサ505U、506V、507Wからのセンサ信号に基づいて、スイッチング素子205H、206L、207Lのスイッチング素子温度を検出し、スイッチング素子温度が閾値(後述する第3の閾値)以上となった場合に、モータ4を停止させるか、あるいは、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lに流れる電流を制限する。これにより、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lが熱により破壊されることを防止することができる。
図6(a)〜(c)は、各相に流れる電流波形と各相のモータ回転角(モータの位置)との関係を表したタイムチャートである。図6(a)〜(c)において、縦軸は電流値であり、横軸はモータの回転角である。
図6(a)のタイムチャートは、U相スイッチング素子205H、205Lに流れる電流を示している。
図6(b)のタイムチャートは、V相スイッチング素子206H、206Lに流れる電流を示している。図4(b)に示す電流は、図4(a)に示す電流から、電気角で120度遅れている。
図6(c)のタイムチャートは、W相スイッチング素子207H、207Lに流れる電流を示している。図6(c)に示す電流は、図6(b)に示す電流から、電気角で120度遅れている。
すなわち、U相、V相、W相に流れる電流は、図6(a)〜(c)に示されるように、電気角で120度ずつずれた正弦波となっている。
また、図6(a)〜(c)に示す各相のタイムチャートにおいて、電流値がプラス(+)の領域では上アーム側のスイッチング素子に電流が流れ、電流値がマイナス(−)の領域では下アーム側のスイッチング素子に電流が流れる。このようにしてインバータ6が制御されることで、モータ4が駆動される。
図6(a)〜(c)において、点線で示される直線は、予め設定された所望のモータ停止基準位置を示している。モータ4は、停止時に、制御部209のモータ停止位置調整部2094により位置調整されて、このモータ停止基準位置で停止する。従って、モータ4が、次に駆動を開始するときのモータ位置は、このモータ停止基準位置となる。
また、図6(a)〜(c)において、点線で示される円は、モータ停止基準位置における各相のスイッチング素子に流れる電流値を示している。すなわち、モータ停止基準位置で停止していたモータ4が、次に駆動を開始する場合には、各相のスイッチング素子に、当該円で示される電流値の電流が流れる。
図6の例では、U相スイッチング素子205Hに流れる電流値が最大電流となるモータ位置で、モータ4が駆動開始される。すなわち、本実施の形態では、U相スイッチング素子205Hに流れる電流が最大電流となるモータ位置を、モータ停止基準位置として設定している。
また、図6(a)〜(c)において、各相のタイムチャートの網掛けの領域は、各相に配置した温度センサ305U、306V、307Wで計測できる電流値の範囲を示している。
図6(a)に示すように、U相では、モータ駆動開始後に、点線の円で示す最大電流からプラス側の領域で電流が流れるため、上アーム203側のスイッチング素子205Hのスイッチング素子温度を計測するべきである。そのため、図5に示すように、上アーム203側に、U相の温度センサ505Uを配置している。
また同様に、図6(b)に示すように、V相では、モータ駆動開始後にマイナス側の領域で電流が流れるため、図5に示すように、下アーム204側に、V相の温度センサ506Vを配置している。
また同様に、図6(c)に示すように、W相では、モータ駆動開始後にマイナス側の領域で電流が流れるため、図5に示すように、下アーム204側に、W相の温度センサ507Wを配置している。
図5および図6に示す本実施の形態においては、モータ駆動開始時にモータロックされたと仮定すると、その時点のU相の電流値は最大電流であるため、U相のスイッチング素子205Hが最も温度上昇が大きく、閾値を超える可能性が高い。一方、V相では、下アーム側に、点線の円で示される電流値と同じ値の電流が連続通電する。同様に、W相では、下アーム側に、点線の円で示される電流値と同じ電流値の電流が連続通電する。そのため、V相スイッチング素子206LとW相スイッチング素子207Lのスイッチング素子温度がそれぞれ上昇し、U相スイッチング素子205L、V相スイッチング素子206H、W相スイッチング素子207Hのスイッチング素子温度は上昇しない。
この時、従来技術と異なり、本実施の形態では、図6に示すように、モータ停止基準位置を設定し、その位置でモータ駆動を開始するようにし、モータ駆動開始時の電流の流れる領域がプラス側かマイナス側かに応じて、相毎に異なるアーム側に温度センサを配置する構成としたため、確実に精度よくスイッチング素子温度を把握でき、閾値を超える前にモータ停止や駆動電流制限によりスイッチング素子を保護することができる。
また、本実施の形態では、温度センサが設けられている側のスイッチング素子の温度だけを用いて制御を行うため、精度向上が図れる。また、本実施の形態では、温度センサが設けられていない側のスイッチング素子の温度を推定する必要もなく、また、それに対する閾値の複雑な設定の作業が不要となる。
尚、図6の例では、モータ駆動開始時にモータロックした場合のV相とW相のスイッチング素子206Lと207Lに流れる電流は同じであり、同様の温度上昇となるが、モータ4が少し回ってからモータ4がロックした場合は、V相の電流は小さくなり、W相の電流は大きくなる。
また、実施の形態2では、U相の電流値が最大電流となるモータ位置をモータ停止基準位置としたが、その場合に限らず、V相またはW相の電流値が最大電流となるモータ位置をモータ停止基準位置としてもよい。
以上のように、本実施の形態においても、上記の実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態においては、モータ停止基準位置を、いずれか一つの相の前記スイッチング素子に流れる電流が最大電流となるモータ4の位置とした。
本実施の形態においては、モータ駆動開始時にいずれか一つの相(U相)の電流が最大電流となるような場合に、電流が流れるすべてのスイッチング素子の温度計測ができるように異なるアームに温度センサ505U、506V、507Wを配置した上で、モータ駆動開始時にいずれか一つの相(U相)の電流が最大電流となるようなモータ停止基準位置にモータ4の位置を調整した後に、モータ駆動開始することで、モータ駆動開始時に最も温度が上昇する可能性のある相(U相)のスイッチング素子温度だけでモータ駆動開始時のモータロック状態の判定を行えるため、判定処理の簡素化と精度向上図れる。また、モータ停止基準位置すなわちモータ駆動開始位置が決められることにより、電流制限を行うための閾値の設定の省力化と精度向上も図れる。
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3に係る車両のモータ駆動装置の構成を示した図である。図8は、本実施の形態における、U相、V相、W相のそれぞれに流れる電流値を示すタイミングチャートである。本実施の形態においては、いずれか1つの相の上アームのスイッチング素子の電流が最大電流で駆動開始される場合の実施の形態を示す。以下、詳細に説明する。
図7と図2の温度センサの設置位置は同じである。図2においては、温度センサ205U,206V,207Wが、すべて、上アーム203側に配置されていたが、同様に、図7においても、温度センサ705U,706V,707Wが、すべて、上アーム203側に配置されている。このように、本実施の形態では、U相、V相、W相の温度センサが、すべて、同じアーム側に配置されている。すなわち、本実施の形態では、図7に示すように、温度センサ705Uが、U相の上アーム側スイッチング素子205Hに対して設けられ、温度センサ706Vが、V相の上アーム側スイッチング素子206Hに対して設けられ、温度センサ707Wが、W相の上アーム側スイッチング素子207Hに対して設けられている。制御部209は、温度センサ705U、706V、707Wからのセンサ信号に基づいて、スイッチング素子205H、206H、207Hのスイッチング素子温度を検出し、スイッチング素子温度が閾値(後述する第3の閾値)以上となった場合に、モータ4を停止させるか、あるいは、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lに流れる電流を制限する。これにより、スイッチング素子205H〜207H、205L〜207Lが熱により破壊されることを防止することができる。
図8(a)〜(c)は、各相に流れる電流波形と各相のモータ回転角(モータの位置)との関係を表したタイムチャートである。図8(a)〜(c)において、縦軸は電流値であり、横軸はモータの回転角である。
図8(a)のタイムチャートは、U相スイッチング素子205H、205Lに流れる電流を示している。
図8(b)のタイムチャートは、V相スイッチング素子206H、206Lに流れる電流を示している。図8(b)に示す電流は、図8(a)に示す電流から、電気角で120度遅れている。
図8(c)のタイムチャートは、W相スイッチング素子207H、207Lに流れる電流を示している。図8(c)に示す電流は、図8(b)に示す電流から、電気角で120度遅れている。
すなわち、U相、V相、W相に流れる電流は、図8(a)〜(c)に示されるように、電気角で120度ずつずれた正弦波となっている。
また、図8(a)〜(c)に示す各相のタイムチャートにおいて、電流値がプラス(+)の領域では上アーム側のスイッチング素子に電流が流れ、電流値がマイナス(−)の領域では下アーム側のスイッチング素子に電流が流れる。このようにしてインバータ6が制御されることで、モータ4が駆動される。
図8(a)〜(c)において、点線で示される直線t1〜t3は、予め設定された所望のモータ停止基準位置を示している。本実施の形態では、t1〜t3のうちの1つに、モータ停止基準位置を設定する。モータ4は、停止時に、制御部209のモータ停止位置調整部2094により位置調整されて、このモータ停止基準位置で停止する。従って、モータ4が、次に駆動を開始するときのモータ位置は、このモータ停止基準位置となる。
また、図8(a)〜(c)において、点線で示される円は、各モータ停止基準位置t1〜t3におけるU相、V相、W相のスイッチング素子に流れる電流値を示している。すなわち、例えばt1をモータ停止基準位置とした場合、そこで停止していたモータ4が次に駆動を開始する場合には、U相では、点線の円の位置の最大電流からプラス側の領域で電流が流れる。また、例えばt2をモータ停止基準位置とした場合、そこで停止していたモータ4が次に駆動を開始する場合には、V相では、点線の円の位置の最大電流からプラス側の領域で電流が流れる。例えばt3をモータ停止基準位置とした場合、そこで停止していたモータ4が次に駆動を開始する場合には、W相では、点線の円の位置の最大電流からプラス側の領域で電流が流れる。
このように、図8の例では、U相、V相、W相のいずれか1つの相のスイッチング素子205H、206H、207Hに流れる電流値が最大電流となるモータ位置で、モータ4が駆動開始される。すなわち、本実施の形態では、U相、V相、W相のいずれか1つの電流値が最大電流となるモータ位置を、モータ停止基準位置として設定している。
また、図8(a)〜(c)において、各相のタイムチャートの網掛けの領域は、各相に配置した温度センサ305U、306V、307Wで計測できる電流値の範囲を示している。
図8(a)に示すように、例えばt1をモータ停止基準位置とした場合、U相では、モータ駆動開始後に、点線の円で示す最大電流からプラス側の領域で電流が流れるため、上アーム203側のスイッチング素子205Hのスイッチング素子温度を計測するべきである。そのため、図7に示すように、上アーム203側に、U相の温度センサ705Uを配置している。
また同様に、例えばt2をモータ停止基準位置とした場合、図8(b)に示すように、V相では、モータ駆動開始後にプラス側の領域で電流が流れるため、図7に示すように、上アーム203側に、V相の温度センサ706Vを配置している。
また同様に、例えばt3をモータ停止基準位置とした場合、図8(c)に示すように、W相では、モータ駆動開始後にプラス側の領域で電流が流れるため、図7に示すように、上アーム203側に、W相の温度センサ707Wを配置している。
図7および図8に示す本実施の形態においては、例えばt1をモータ停止基準位置に設定した場合に、モータ駆動開始時にモータ4がロックされると、U相の電流値は最大電流であるために、スイッチング素子205Hが最も温度上昇が大きく、閾値を超える可能性が高い。V相とW相は共に下アーム側に同じ電流値で連続通電し、それぞれV相スイッチング素子206LとW相スイッチング素子207Lの温度が上昇し、U相スイッチング素子205LとV相スイッチング素子206HとW相スイッチング素子207Hの温度は上昇しない。t2またはt3をモータ停止基準位置に設定した場合も、同様に、1つの相に最大電流が流れ、その相のスイッチング素子温度の上昇が大きく、閾値を超える可能性が高い。
この時、従来技術と異なり、本実施の形態では、図8に示すように、モータ駆動開始時に最大電流が流れる相を決定した上で、その相に最大電流が流れるモータ位置をモータ停止基準位置として設定し、最大電流が流れる相のスイッチング素子温度を把握することで、閾値を超える前にモータ停止や駆動電流制限によりスイッチング素子を保護することができる。
また、本実施の形態では、温度センサが設けられている側のスイッチング素子の温度だけを用いて制御を行うため、精度向上が図れる。また、本実施の形態では、温度センサが設けられていない側のスイッチング素子の温度を推定する必要もなく、また、それに対する閾値の複雑な設定の作業が不要となる。
また、実施の形態3では、モータ駆動開始時に流れる電流が最大電流となるスイッチング素子を上アーム203側としたが、下アーム204側でもよい。
以上のように、本実施の形態においても、上記の実施の形態1,2と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態においては、モータ停止基準位置を、いずれか一つの相の前記スイッチング素子に流れる電流が最大電流となるモータ4の位置とした。
本実施の形態においては、モータ駆動開始時にいずれか一つの相(U相、V相、W相)の電流が最大電流となるような場合に、電流が流れるすべてのスイッチング素子の温度計測ができるように異なるアームに温度センサ705U、706V、707Wを配置した上で、モータ駆動開始時にいずれか一つの相(U相、V相、W相)の電流が最大電流となるようなモータ停止基準位置(t1、t2、t3)にモータ4の位置を調整した後に、モータ駆動開始することで、モータ駆動開始時に最も温度が上昇する可能性のある相(U相、V相、W相)のスイッチング素子温度だけでモータ駆動開始時のモータロック状態の判定を行えるため、判定処理の簡素化と精度向上図れる。また、モータ停止基準位置すなわちモータ駆動開始位置が決められることにより、電流制限を行うための閾値の設定の省力化と精度向上も図れる。
実施の形態4.
本実施の形態においては、この発明の実施の形態1〜3に係る車両のモータ駆動装置の制御部209の動作について、図9〜図11を用いて説明する。
図9は、モータ駆動開始前のモータ停止時の処理を示したフローチャートである。ここでは、モータ停止位置調整部2094の処理を記載する。モータ停止位置調整部2094は、モータ4の駆動開始時に温度センサを設けた側のスイッチング素子から通電開始できるように、モータ停止時にモータ4の位置調整を行う。なお、本実施の形態では、図9の処理は、定周期で実行されるタスクから呼び出されるサブルーチンを想定している。
モータ停止位置調整部2094は、まず、ステップS9001において、モータ4が回転中であるかの判定を行う。モータ4が回転中の場合はステップS9002へ進む。一方、モータ4が既に停止している場合は、処理を終了する。
ステップS9002において、モータ停止指示が行われているかの判定を行う。モータ停止指示が出されている場合はステップS9003へ進む。一方、モータ停止指示が出されていない場合は、処理を終了する。
ステップS9003において、モータ回転数が予め設定された第1の閾値よりも小さいかの判定を行う。条件が成立した場合はステップS9004へ進む。一方、条件が不成立の場合は、ステップS9101へ進む。
なお、第1の閾値は、後述するステップS9005のモータ停止処理で確実に停止できるモータ回転数を、経験値、実験、シミュレーションなどから決定する。
次に、ステップS9004において、現在のモータ位置がモータ停止基準位置と等しいかの判定を行う。条件が成立した場合はステップS9005へ進む。一方、条件が不成立の場合は、ステップS9101へ進む。
現在のモータ位置がモータ停止基準位置と等しいかの判定は、例えば、モータ4の調整対象の相の電気角がモータ停止基準位置に相当する電気角の値と等しいか、あるいは、複数の相の電流値の組み合わせがモータ停止基準位置に相当する電流値と一致しているかを判定することで行う。
ステップS9005において、現在のモータ位置でモータ4を停止する。例えば、モータ4の三相短絡による短絡制動でモータ4を停止する。モータを停止後、ステップS9006へ進む。
ステップS9006において、モータ4の運転モードを示す「モータ駆動遷移状態」をモータ停止モードに設定し、処理を終了する。
ステップS9101においては、モータ回転数の低下処理を行い、処理を終了する。
モータ回転数の低下は、例えば、モータ停止までにショックや違和感の無いよう予め設定された傾きを持ってモータ回転数が低下するように回転フィードバックを行いつつ、モータトルクを低下することで行う。
図10は、この発明の実施の形態1〜3に係る車両のモータ駆動装置における、モータ停止モードでの処理を示したフローチャートである。図10の処理は、モータ4が停止した後に、再び、モータ4が駆動開始する前に行われる処理である。制御部209は、モータ4の駆動開始前に、モータ4の現在の位置がモータ停止基準位置からずれていることをモータ位置情報検出部2092によって検出した場合に、モータ停止位置調整部2094によってモータ4の位置をモータ停止基準位置に再調整する。本実施の形態では、図10の処理を、定周期で実行されるタスクから呼び出されるサブルーチンとして想定している。
ステップS10001において、制御部209は、モータ駆動遷移状態がモータ停止モードであるかの判定を行う。条件が成立した場合はステップS10002へ進む。一方、条件が不成立の場合は、処理を終了する。
ステップS10002において、制御部209は、運転者がモータ駆動開始指示が行われているかの確認を行う。条件が成立した場合はステップS10003へ進む。一方、条件が不成立の場合は、図10のモータ駆動開始前処理を終了する。
ステップS10003において、制御部209は、温度情報検出部2091によってスイッチング素子温度を検出して、当該スイッチング素子温度を記憶部2096に記憶し、ステップS10004へ進む。
ここでのスイッチング素子温度は、インバータ6の各相の温度センサ205U、206V、207Wで計測された現在のスイッチング素子温度であり、後述する図11のステップS11009のモータロック判定で使用する。
ステップS10004において、制御部209は、モータ停止位置調整部2094によって、モータ駆動開始前に、モータ駆動位置合わせ処理を行い、ステップS10005へ進む。
ステップS10004では、制御部209は、モータ駆動開始前に、モータ位置情報検出部2092によって、モータ4がモータ停止基準位置に停止しているかどうかを確認する。図9の処理によって、たとえモータ4をモータ停止基準位置に合わせて停止させたとしても、例えば、モータ4の停止後に路面の段差によりタイヤ5が少し回転してモータ4の停止位置がずれる場合などが想定できる。そのため、ステップS10004では、モータ4がモータ停止基準位置からずれていた場合に、制御部209は、モータ停止位置調整部2094によって、モータ4の位置をモータ停止基準位置に再調整する。当該再調整の際には、スイッチング素子温度が限界を超えて破壊されないモータ駆動電流よりも小さい電流値の範囲で、予め設定された時間内で、モータ4を駆動する。電流値や時間を制限する理由は、例えば、モータ4がモータ停止基準位置からずれた後に、モータロックが発生している場合が考えられるためである。または、タイヤ5が少し回転したが段差を乗り越えられるモータ駆動トルクに達せずにそのトルクが釣り合った状態で停止した場合は、モータ駆動トルクを低下させることにより、タイヤ5の回転を戻すことができる。このようにして、モータ停止位置調整部2094によって、モータ4の位置をモータ停止基準位置に再調整する。なお、この予め設定された時間は、モータ駆動開始時にもたつきを感じない程度の時間で、経験値、実験、シミュレーションなどから決定する。
モータ停止基準位置からモータ4の現在の位置がずれていた場合、停止位置によってはいずれかのもしくは全てのスイッチング素子温度が計測できない場合がある。しかしながら、モータ停止基準位置からのずれが生じた状態でモータ4がロックしていた場合でも、上記のように行うことで、モータ4を位置合わせする処理中にスイッチング素子が破壊されず、予め設定された時間が経過しても、スイッチング素子温度が変化しないことで、モータ停止基準位置からのずれが生じた状態でかつモータロックしていることを判定することが可能である。ここで、モータロック判定した場合の処理は、図10では図示していないが、ステップS10004内で図10の処理を終了する。
ステップS10005において、モータ駆動遷移状態をモータ駆動モードに設定した後、終了する。
図11は、この発明の実施の形態に係る車両のモータ駆動装置において、モータ駆動開始時のモータ駆動モードでの処理を示したフローチャートである。本実施の形態では、図11の処理を、定周期で実行されるタスクから呼び出されるサブルーチンを想定している。
ステップS11001において、制御部209は、モータ駆動遷移状態がモータ駆動モードであるかの判定を行う。条件が成立した場合はステップS11002へ進む。一方、条件が不成立の場合は、図11の処理を終了する。
ステップS11002において、制御部209は、運転者の要求に応じたモータ駆動を行い、ステップS11003へ進む。また、後述するモータ駆動制限が行われている時は、その制限されたトルク、もしくは駆動電流に基づいてモータ駆動を行う。
ステップS11003において、制御部209は、モータ位置情報検出部2092によって、モータ4の現在の位置を検出し、モータ停止基準位置であるか否かを判定する。判定の結果、現在のモータ4の位置が、図9のステップS9005のモータ停止処理もしくは図10のステップS10004のモータ駆動開始前モータ駆動位置合わせで調整したモータ停止基準位置と等しくなかった場合は、ステップS11004へ進む。一方、条件が不成立の場合は、ステップS11005へ進む。
ステップS11004において、制御部209は、モータ停止位置調整部2094によって、モータ駆動開始前のモータ駆動位置合わせ処理を行い、ステップS11005へ進む。
ここでのモータ駆動位置合わせ処理は、図10のステップS10004と同等の処理を行い、モータロックしたことを判定するためのスイッチング素子温度が計測可能となるモータ停止基準位置にモータ4の位置を調整する。
ステップS11005において、制御部209は、温度情報検出部2091によって、温度センサ305U、306V、307W、または、505U、506V、507W、または、705U、706V、707Wが設けられているスイッチング素子について、スイッチング上昇温度ΔTMxを求め、ステップS11006へ進む。
スイッチング上昇温度ΔTMxの求め方を説明する。まず、温度情報検出部2091によって、当該温度センサが設けられているスイッチング素子の現在の温度TMxを検出する。次に、ステップS10003で記憶部2096に記憶したモータ駆動開始前スイッチング素子温度を読み出す。次に、現在のスイッチング素子温度TMxからモータ駆動開始前スイッチング素子温度を引いた値でスイッチング上昇温度ΔTMxを求める。
ステップS11006において、制御部209は、ステップS11005で求めたスイッチング素子上昇温度ΔTMxが、予め設定された範囲(第2の閾値)以内であるかの判定を行う。条件が成立した場合は、ステップS11007へ進む。一方、条件の不成立の場合は、ステップS11008へ進む。第2の閾値は、予め設定された範囲の上限値と下限値とを含む。
スイッチング素子上昇温度ΔTMxが予め設定された範囲以内であるかの判定において、例えば、モータ4がモータ停止基準位置に基づく駆動電流でモータ駆動開始したのにもかかわらず、スイッチング素子上昇温度ΔTMxが、その駆動電流に相当する温度上昇がみられない場合または温度低下している場合は、モータロックが発生している可能性がある。また、その駆動電流に相当する温度上昇を超える場合も、モータロックが発生している可能性がある。よって上記の場合は、ステップS11008へ進む。
また、例えば、モータ駆動してスイッチング温度が既に上昇しており、図4のように、次のモータ駆動開始時にU相のスイッチング素子205Hの電流が0(A)となるようにモータ停止位置を調整した場合は、モータ駆動開始時にモータロックが発生すると、U相のスイッチング素子温度は低下する。よって、その場合も、ステップS11008へ進む。
ここでの駆動電流に相当する温度上昇については、モータ駆動開始時のモータ停止位置と駆動電流に基づきモータ駆動開始時にモータロックが発生した場合の温度上昇を、経験値、実験、シミュレーションなどから決定する。
ステップS11007において、制御部209は、ステップS11005で求めスイッチング素子温度TMxが、予め設定された値TMJDGx(第3の閾値)以上であるかを判定する。条件が成立した場合は、ステップS11008へ進む。一方、条件が不成立の場合は、図11の処理を終了する。
ここでの予め設定された値TMJDGxは、スイッチング素子が破壊される限界となるスイッチング素子温度に基づいて、経験値、実験、シミュレーションなどから決定する。従来技術と異なり、本実施の形態では、モータ駆動開始位置となるモータ停止基準位置にモータ4の位置を予め調整することにより、温度センサで実測した実スイッチング素子温度との比較が行えるため、スイッチング素子が破壊される限界となるスイッチング素子温度に対して十分な余裕度を持ち、誤判定してモータ駆動制限に入りやすくなることがない閾値を設定できる。
ステップS11008において、制御部209は、モータ位置情報検出部2092によって、モータ4が停止状態であるかを判定する。条件が成立した場合は、ステップS11009へ進む。一方、条件が不成立の場合は、ステップS11101へ進む。
モータ停止状態であるかの判定は、モータ位置情報検出部2092によって、例えば、モータ4のレゾルバ信号に基づいて判定する。
ここでステップS11008が実行されるのは、ステップS11006もしくはステップS11007でのスイッチング素子温度に基づく判定結果から、モータロックが発生している可能性がある場合と考えられる。
そのため、ステップS11008でモータ4が停止している場合は、モータ4がロックしていると判定し、ステップS11009でモータ駆動を停止し、図11の処理を終了する。
一方、ステップS11008でモータ4が停止していない場合は、モータロックしていないものの、スイッチング素子温度がスイッチング素子の破壊される限界温度に近づいているものとして、ステップS11101では、モータ駆動トルクや駆動電流の制限を行い、スイッチング素子が破壊されない状態でモータ駆動を継続し、図11の処理を終了する。
上記のように、モータ駆動開始時にモータロックが発生する場合において、モータ駆動開始時に通電されるすべての、もしくは温度上昇が最も大きくなる最大電流が流れるスイッチング素子のスイッチング素子温度が計測できるよう温度センサを配置し、さらにモータ駆動開始位置を予め位置調整することで、推測することなく温度センサによるスイッチング素子温度計測が行え、確実に精度良くモータ駆動開始時のモータロック状態を判定し、インバータの保護が行える。
尚、実施の形態1〜4では、モータ駆動開始前のモータ停止位置が、いずれかの相に流れる電流が0(A)となる位置や、いずれかの相が最大電流となる位置に調整するとしたが、それ以外の位置に調整し、その位置からモータ駆動開始した時のスイッチング素子温度に基づいて電流制限を行うための閾値を設定するとしてもよい。
また、実施の形態1〜4では、この発明の制御対象を、図1においてはモータ4として説明したが、エンジン1を始動する時の発電機2の駆動であってもよい。
1 エンジン、2 発電機、3 クラッチ、4 モータ、5 タイヤ、6 インバータ、7 バッテリ、203 上アーム、204 下アーム、205 U相スイッチング回路、206 V相スイッチング回路、207 W相スイッチング回路、205H,206H,207H 上アーム側スイッチング素子、205L,206L,207L 下アーム側スイッチング素子、205U,305U,505U,705U U相温度センサ、206V,306V,506V,706V V相温度センサ、207W,307W,507W,707W W相温度センサ、209 制御部。

Claims (6)

  1. モータの複数の相に対応させて上アーム側と下アーム側とにそれぞれスイッチング素子を設けたインバータと、
    前記上アーム側および前記下アーム側のいずれか一方のスイッチング素子に対して前記相毎に設けられた温度センサと、
    前記温度センサからのセンサ信号を用いて前記スイッチング素子の温度情報を検出する温度情報検出部と、
    前記モータの位置情報を検出するモータ位置情報検出部と、
    前記相毎に前記上アーム側のスイッチング素子と前記下アーム側のスイッチング素子とを交互に通電させる駆動部と、
    前記モータの駆動開始時に前記温度センサが設けられた側の前記スイッチング素子から通電が開始されるように、前記モータの停止時に、前記モータの停止位置を予め設定されたモータ停止基準位置に調整するモータ停止位置調整部と、
    前記モータ駆動開始後に、前記温度情報検出部で検出した前記スイッチング素子の温度情報が予め設定された閾値を超えた場合に、前記モータがロック状態であると判定し、前記モータを停止させるモータロック状態判定部と
    を備えたモータ駆動装置。
  2. 前記モータ停止基準位置は、いずれか一つの相の前記スイッチング素子に流れる電流が零となる前記モータの位置である
    請求項1に記載のモータ駆動装置。
  3. 前記モータ停止基準位置は、いずれか一つの相の前記スイッチング素子に流れる電流が最大電流となる前記モータの位置である
    請求項1に記載のモータ駆動装置。
  4. 前記相毎に設けられた前記温度センサは、少なくともいずれか一つの相の温度センサが、他の相の温度センサとは異なるアーム側に配置されている
    請求項2または3に記載のモータ駆動装置。
  5. 前記相毎に設けられた前記温度センサは、すべて同じアーム側に配置されている
    請求項3に記載のモータ駆動装置。
  6. 前記モータの駆動開始前または前記モータの駆動開始直後に、前記モータ位置情報検出部が前記モータの現在位置が前記モータ停止基準位置からずれていることを検出した場合に、前記モータ停止位置調整部は前記モータの位置を前記モータ停止基準位置に再調整する
    請求項1から5までのいずれか1項に記載のモータ駆動装置。
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