JP3991704B2

JP3991704B2 - Motor temperature estimation device

Info

Publication number: JP3991704B2
Application number: JP2002039461A
Authority: JP
Inventors: 裕介加藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003240648A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置のモーター制御装置等に適用されるモーター温度推定装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
モーターは、許容最大電流範囲内でも連続して大きな電流を流し続けると過熱してしまう。そのため、モーターを制御するモーター制御装置においては、モーターの過熱を防止する手段として、通常はモーターに温度センサを取り付けてモーターの温度を測定し、過熱時にはモーターへ流す電流を抑える等の処理がなされる。
【０００３】
しかし、システムのコスト低減のため、温度センサを使用しないで、モーターの温度推定を行う方法が採用されることがある。
【０００４】
従来、温度センサを使用しないでモーターの温度を推定するには、
▲１▼モーター制御装置内のソフトウェア上にモーターの熱モデルを持ち、モーターに流した電流の測定結果からモーターの温度を推定する方法（例えば、特開平８−２０７７９９号公報、特開平１０−１００９１３号公報参照）
▲２▼モーターに流した電流とモーター端子間の電圧を測定し、それらの値からモーターの抵抗値を求め、これと既知のモーターの抵抗の温度特性からモーターの温度を推定する方法（例えば、特開平８−１３３１０７号公報、特開２０００−７２００６号公報参照）
等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモーター温度推定方法▲１▼にあっては、
モーター制御装置の中のＣＰＵ等の演算装置でモーター温度推定の計算を行う。温度推定の計算には流した電流と電流を流した時間のデータを用いる。
という構成になっていたため、
モーター制御装置の電源が切れるとその間はモーターの温度推定の計算ができず、電源が切れている間のモーターの温度変化が分からない。
例えば、自動車においては電源が切れている時間は数秒未満から数日以上まで様々であるし、また、電源がいつ切れるかも事前に分からない。
過熱状態のモーターの場合、１秒未満ではほとんどモーターの温度は下がらないが、数日経てばモーターの温度は十分に雰囲気温度まで下がる。
つまり、次に電源が入った時のモーターの温度は温度センサで測定しない限り知ることは難しい。そのため、モーター制御装置は、電源投入直後はモーターに最大電流を流して良いのか、最小電流に抑えて流さなくてはいけないのか判断できない。
という問題があった。
【０００６】
また、従来のモーター温度推定方法▲２▼にあっては、
モーター抵抗値をモーターに流した電流とモータ端子間電圧により計算する。
つまり、モーターに電流を流して初めてモーターの抵抗値及び温度が推定できる。という構成になっていたため、
モーター制御装置に電源が入った直後では、まだモーターに電流を流していないので、モーターに流した電流とモータ端子間電圧は不明である。そのためモーターの抵抗値推定の計算ができず、それによるモーターの温度推定もできない。
つまり、上記モーター温度推定方法▲１▼と同様に、モーター制御装置は、電源投入直後はモーターに最大電流を流して良いのか、最小電流に抑えて流さなくてはいけないのか判断できない。
という問題があった。
【０００７】
尚、電源投入直後にモーターに少量の電流を流してモーターの抵抗値を測定するという考え方もあるが、通常、モーター制御では、ＰＷＭ方式等のパルス駆動にてモーターの電流を制御している。この場合、モーター端子間電圧を測るためには、パルスがＯＮしている間でなくてはならないが、流す電流が少量の場合、モーター駆動のパルス幅が非常に短い期間であるため、「測定のタイミングに合わせるのが難しい」や「測定時間が十分に取れない」等の課題があり、デューティ比１００％である最大電流を流している時でないとモータ端子間電圧の正確な測定は難しい。
【０００８】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、モーター制御装置の電源を入れる電源投入時のモーター温度を、温度センサを用いないでも精度良く推定することができるモーター温度推定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、モーターに発生する負荷を制御するモーター制御装置において、前記モーターの熱モデルを擬似した放電回路と、前記モーター制御装置の電源が入っている間は、放電回路のコンデンサ電圧が、モーターへの出力電流に基づいて推定されたモーター推定温度相当の電圧となるよう、放電回路に電圧を印加する充電回路と、前記放電回路のコンデンサ電圧に対するモーター推定温度の関係を予め設定したモーター推定温度マップ設定手段と、前記モーター制御装置の電源が切れた後、次に電源が入った時、放電回路のコンデンサ電圧を測定し、この測定電圧とモーター推定温度マップにより、電源投入時のモーター温度を推定する電源投入時モーター温度推定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用および効果】
請求項１に係る発明にあっては、充電回路において、モーター制御装置の電源が入っている間は、放電回路のコンデンサ電圧が、モーターへの出力電流に基づいて推定されたモーター推定温度相当の電圧となるよう、放電回路に電圧が印加される。そして、電源投入時モーター温度推定手段において、放電回路のコンデンサ電圧に対するモーター推定温度の関係を予め設定したモーター推定温度マップ設定手段と、モーター制御装置の電源が切れた後、次に電源が入った時、放電回路のコンデンサ電圧を測定し、この測定電圧とモーター推定温度マップにより、電源投入時点でのモーター温度が推定される。
【００１１】
すなわち、モーター制御装置の電源を切ると、放電回路において、電源が切れる直前まで印加された電圧を初期値として徐々に放電が行われる。しかも、放電回路はモーターの熱モデルを擬似した回路であるため、放電によるコンデンサ電圧低下特性は、モーター温度の低下特性と同様な特性を示す。
【００１２】
よって、モーター制御装置の電源が入った時の放電回路のコンデンサ電圧と、モーター推定温度マップによりモーター温度の変化を推定することで、電源投入時点でのモーター温度を、温度センサを用いないでも精度良く推定することができる。この結果、モーター制御装置は、電源投入時にモーターに流す電流値を最適な値に制御することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモーター温度推定装置を実現する実施の形態を、請求項１に係る発明に対応する第１実施例と、請求項２に係る発明に対応する第２実施例と、請求項３に係る発明に対応する第３実施例とに基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のモーター温度推定装置を示す回路構成図であり、図１において、１は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２は放電回路、３は充電回路である。
【００１５】
前記中央演算処理装置１は、モーター温度推定値に応じてモーターに発生する負荷を制御するモーター制御部と、モーター温度を推定計算するモーター温度推定部と、をプログラムソフトとして有する。
【００１６】
前記放電回路２は、モーターの熱モデルを擬似した回路で、モーターの熱モデル相当となる抵抗R1及びコンデンサC1と、モーター制御装置の電源が切れている状況での放電経路となるダイオードD1と、を有する。
【００１７】
この放電回路２は、前記中央演算処理装置１のＡＤコンバータ入力端子AD及びデジタル入出力端子PIに接続され、ＡＤコンバータ入力端子ADへの接続によりコンデンサC1のＡ点電圧（コンデンサ電圧）を測定し、デジタル入出力端子PIへの接続によりコンデンサC1の電荷を放電させる。
【００１８】
前記充電回路３は、モーター制御装置の電源が入っている間、前記放電回路２に電圧を印加する回路で、抵抗R2とダイオードD2を有する。
【００１９】
この充電回路３は、前記中央演算処理装置１のデジタル出力端子POに接続する。尚、前記中央演算処理装置１にＤＡコンバータ出力端子DAがある場合はＤＡコンバータ出力端子DAに接続しても同様の機能を果たすことができる。
【００２０】
次に、作用を説明する。
【００２１】
［放電回路と充電回路の回路動作］
中央演算処理装置１のデジタル出力端子POあるいはＤＡコンバータ出力端子DAから電圧を出力すると、放電回路２のコンデンサC1の電圧は、
V_C1＝V_in×{１−exp(-t÷(R2×C1))}
となる。
但し、V_C1はコンデンサC1の電圧である。V_inは中央演算処理装置１のデジタル出力端子POあるいはＤＡコンバータ出力端子DAの電圧であり、デジタル出力端子POの場合は中央演算処理装置１の電源電圧VCC、ＤＡコンバータ出力端子DAの場合は任意の電圧となる。ｔは中央演算処理装置１のデジタル出力端子POあるいはＤＡコンバータ出力端子DAから電圧を出力する時間であり、この時間ｔを調整することでコンデンサC1の電圧を任意に調整することができる。
【００２２】
また、放電回路２に接続されているデジタル入出力端子PIをLo出力にするとコンデンサC1の電荷を抵抗R1経由で放電させることができ、コンデンサC1の電圧は、
V_C1＝V_CO×exp(-t÷(R1×C1))
で下げることができる。
但し、V_C1はコンデンサC1の電圧である。V_COはコンデンサC1に充電されていた初期電圧である。ｔは放電させていた時間である。
【００２３】
つまり、中央演算処理装置１のデジタル出力端子POあるいはＤＡコンバータ出力端子DAとデジタル入出力端子PIの出力時間を制御することで、コンデンサC1の電圧を任意に設定することが可能となる。その場合、ＤＡコンバータ出力端子DAで電圧をモニタし、前記各出力端子の出力時間を制御することができる。尚、ＡＤコンバータ入力端子ADで電圧をモニタする場合はデジタル入出力端子PIをハイインピーダンス状態にする。
【００２４】
モーター制御装置の電源が切れた場合には、充電回路３からの電圧は０ボルトとなり、それまでのコンデンサC1に充電されていた電荷が、抵抗R1及びダイオードD1を経由して放電される。実際は中央演算処理装置１の電源も切れているので、ＡＤコンバータ入力端子AD及びデジタル入出力端子PIからも放電される。このときの放電は、コンデンサC1及び抵抗R1で決まる時定数で放電され、これはモーターの熱モデルを模擬しているため、モーターの放熱時間と同じとなる。
【００２５】
尚、モーター制御装置の電源が切れた場合は、コンデンサC1に充電された電荷は、充電回路３のダイオードD2があるので、充電回路３から放電されることはない。
【００２６】
［モーター制御処理］
図３は中央演算処理装置１にて実行されるモーター制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（請求項１に記載の電源投入時モーター温度推定手段に相当）。
【００２７】
但し、本発明は従来例の問題点を補うものであり、電源が切れている間のモーターの温度推定を行うことが主な目的であるので、通常制御中のモーターの温度推定方法及びモーター温度推定値からモーターの過熱を防止するためにモーターに流す電流の上限値を決める方法については説明を省く。
【００２８】
まず、モーター制御装置の電源投入により開始され、ステップＳ１では、コンデンサC1のＡ点電圧を測定する。
【００２９】
ステップＳ２では、測定したＡ点電圧と図４に示すモーター推定温度マップにより現在のモーター温度を推定する。
ここで、図４に示すＡ点電圧に対するモーター推定温度の関係を示すモーター推定温度マップは、実験等による結果を用いて予め設定している（モーター推定温度マップ設定手段）。
【００３０】
ステップＳ３では、モーター制御装置に電源が投入された後の最初の制御起動時には、ステップＳ２で求めたモーター温度推定値からモーターに流せる電流の上限値を求め、その範囲内の電流にてモータ制御を開始する。そして、モーター制御中は、ステップＳ３からステップＳ５のルーチンが繰り返されることで、ステップＳ４で求めたモーター温度推定値からモーターに流せる電流の上限値を求め、その範囲内の電流にてモータ制御を行う。
【００３１】
ステップＳ４では、モーターへの出力電流等に基づいて現在のモーター温度を推定する。
【００３２】
ステップＳ５では、ステップＳ４にて推定したモーター温度に対し、図４に示すモーター推定温度マップを用いて、コンデンサC1へ充電するＡ点電圧を求め、充電回路３により電圧を印加する。例えば、モーター温度推定値が図４のtemp2である場合には、コンデンサ電圧（Ａ点電圧）はV1とされる。
【００３３】
ここで、図４のtemp1は雰囲気温度であり、このときのコンデンサC1の電圧はＡＤ変換の最小電圧でよく通常は０ボルトである。また、temp3はモーターの許容最大作動温度でありこれに対応したコンデンサ電圧はV2となる。
【００３４】
［モーター制御作用］
モーター制御装置に電源が入っている間は、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ３からステップＳ５のルーチンを繰り返し行い、常にコンデンサC1の電圧を図４に対応させたモーター温度相当に保つ制御を行う。
【００３５】
そして、モーター制御装置の電源が切れたタイミングを図２のT1とするとコンデンサC1は以降、放電回路２の時定数により放電を開始する。この電源が切れたタイミングT1から次にモーター制御装置の電源が入るタイミングT2までは、徐々に放電が続く。
【００３６】
次に、再びモーター制御装置に電源が入ると、図３のフローチャートのステップＳ１において、コンデンサC1のＡ点電圧が測定され、ステップＳ２において、測定したＡ点電圧と図４に示すモーター推定温度マップにより電源投入時のモーター温度が推定される。
【００３７】
そして、図２のタイミングT3の時点から再びコンデンサC1の電圧をモーター温度相当の電圧に保つ制御が開始される。
【００３８】
次に、効果を説明する。
【００３９】
(1) モーターに発生する負荷を制御するモーター制御装置において、モーターの熱モデルを擬似した放電回路２と、モーター制御装置の電源が入っている間は放電回路２に電圧を印加する充電回路３と、を設け、モーター制御装置の電源が切られている間の放電回路２のコンデンサ電圧の変化によりモーター温度の変化を推定することで、電源投入時点でのモーター温度を推定するようにしたため、モーター制御装置の電源を入れる電源投入時のモーター温度を、温度センサを用いないでも精度良く推定することができる。
【００４０】
(2) ステップＳ４において、モーター制御装置の電源を入れてのモーター制御中は、モーターへの出力電流に基づいてモーター温度を推定し、ステップＳ５において、充電回路３により放電回路２のコンデンサ電圧がモーター推定温度相当の電圧となるように電圧を印加し、モーター制御装置の電源が切れた後、次に電源が入った時、ステップＳ１において、放電回路２のコンデンサ電圧を測定し、ステップＳ２において、コンデンサ電圧と図４に示すモーター推定温度マップにより、電源投入時点でのモーター温度を推定するようにしたため、モーター制御装置の電源を入れる電源投入時のモーター温度を、モーター制御装置の電源が切れた後、次に電源が入った時の放電回路２のコンデンサ電圧をスポット的に測定するだけで精度良く推定することができる。
【００４１】
すなわち、放電回路２はモーターの熱モデルを擬似した回路とされ、充電回路３はコンデンサ電圧がモーター推定温度相当の電圧となるように電圧を印加しているため、コンデンサ電圧特性の初期値はモーター推定温度相当の電圧となり、図４に示すモーター推定温度との関係を保ったままで放電によりコンデンサ電圧が低下する。よって、モーター制御装置の電源が切られた時およびモーター制御装置の電源が切られている間は、コンデンサ電圧を特に監視する必要がなく、既知の値として取り扱うことができる。
【００４２】
（第２実施例）
第１実施例は、放電回路２の抵抗R1を抵抗値が固定である固定抵抗によるものとしたのに対し、第２実施例は、放電回路２の抵抗R1'を雰囲気温度に応じて抵抗値が可変である可変抵抗とした例である。なお、他の構成は、第１実施例の図１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００４３】
次に、作用を説明する。
【００４４】
図６に示すように、雰囲気温度（周囲温度）によって、放電回路２の抵抗値が変わることで、雰囲気温度が高い時には、抵抗値が高く放電時間が延びる。これは、雰囲気温度が高い時にモーターの温度が下がり難い特性に似ている。一方、逆に雰囲気温度が低い時には、抵抗値が低く放電時間が短縮される。これは、雰囲気温度が低い時にモーターの温度が下がり易い特性に似ている。この結果、モーター推定温度がより実際のモーター温度に近づくことになる。
【００４５】
次に、効果を説明する。
【００４６】
この第２実施例のモーター温度推定装置では、第１実施例の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００４７】
(3) 放電回路２の抵抗R1'を雰囲気温度に応じて抵抗値が可変である可変抵抗としたため、雰囲気温度にかかわらず、高精度のモータ温度推定を達成することができる。この結果、夏と冬の季節による雰囲気温度差や、寒冷地と温暖地の地域による雰囲気温度差や、１日のうちで昼と夜による雰囲気温度差等にかかわらず、実際のモータ温度に近いモータ温度推定値を得ることができる。
【００４８】
（第３実施例）
第３実施例は、モーター制御装置の電源が切られる直前のデータを記憶し、この記憶データと、次に電源が入った時に測定されたコンデンサ電圧によりモーター温度を推定する例である。
【００４９】
すなわち、図７に示すように、中央演算処理装置１にEEPROM４（記憶素子）を設け、モーター制御装置の電源が切られる直前の放電回路２のコンデンサ電圧とモーター推定温度をEEPROM４に記憶させておき、次に電源が入った時に放電回路２のコンデンサ電圧を測定し、両コンデンサ電圧差により電源が切られて入るまでの経過時間を推定し、その推定時間と電源が切られる直前のモーター推定温度とにより、電源投入時点でのモーター温度を推定する。
【００５０】
ここで、EEPROMとは、書き込まれた内容を消去して再書き込み可能なEPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）のうち、電気的に消去と書き込みを行うものをいう。なお、他の構成は、第１実施例の図１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００５１】
次に、作用を説明する。
【００５２】
［モーター制御作用］
モーター制御装置に電源が入っている間は、図８のT1までの特性に示すように、コンデンサC1の電圧を任意の一定電圧値に保つ制御が行われる。
【００５３】
そして、モーター制御装置の電源が切れるT1の直前において測定されたコンデンサ電圧（コンデンサC1のＡ点電圧）と、モーター制御装置の電源が切れるT1の直前において出力電流により推定されたモーター推定温度とがEEPROM４に記憶される。
【００５４】
そして、モーター制御装置の電源が切れるT1以降は、コンデンサC1が放電回路２の時定数により放電を開始し、電源が切れたタイミングT1から次にモーター制御装置の電源が入るタイミングT2までは、徐々に放電が続く。
【００５５】
次に、再びモーター制御装置に電源が入ると、コンデンサ電圧が測定され、モーター制御装置の電源が切れるT1の直前において測定されたコンデンサ電圧がEEPROM４から読み出され、両コンデンサ電圧差により電源が切られて入るまでの経過時間が推定される。すなわち、放電回路２では、その時定数（決まった変化特性）により放電がなされるため、電源を切った時と入れた時のコンデンサ電圧差が明らかになれば、モーター制御装置の電源が切られている経過時間を推定できる。
【００５６】
そして、その推定時間と電源が切られる直前のモーター推定温度（EEPROM４から読み出し）とにより、電源投入時点でのモーター温度が推定される。
【００５７】
そして、図８のタイミングT3の時点から再びコンデンサC1の電圧を任意の一定電圧値に保つ制御が行われる。
【００５８】
次に、効果を説明する。
【００５９】
この第３実施例のモーター温度推定装置では、第１実施例の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６０】
(4) 中央演算処理装置１にEEPROM４を設け、モーター制御装置の電源が切られる直前のコンデンサ電圧とモーター推定温度をEEPROM４に記憶させておき、次に電源が入った時に放電回路２のコンデンサ電圧を測定し、両コンデンサ電圧差により電源が切られて入るまでの経過時間を推定し、その推定時間と電源が切られる直前のモーター推定温度とにより、電源投入時点でのモーター温度を推定するようにしたため、第１実施例に比べ、コンデンサC1の電圧をモータ推定温度相当の電圧に制御する必要が無く、より合理的にモーターの温度推定を行うことができる。加えて、モーター制御装置に履歴等を記憶するEEPROM４が既設であれば、記憶素子を新設する必要もなく、その分の投資も必要とされない。
【００６１】
（他の実施例）
以上、本発明のモーター温度推定装置を第１実施例〜第３実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のモーター温度推定装置を示す回路構成図である。
【図２】第１実施例装置でのモーター制御装置の電源を切った後、電源を再度入れた場合の放電回路のコンデンサ電圧特性図である。
【図３】第１実施例装置の中央演算処理装置１にて実行されるモーター制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例装置で用いられた放電回路のコンデンサ電圧に対するモーター推定温度の関係を示す特性図である。
【図５】第２実施例のモーター温度推定装置を示す回路構成図である。
【図６】第２実施例装置でのモーター制御装置の電源を切った後、電源を再度入れた場合の放電回路のコンデンサ電圧特性図である。
【図７】第３実施例のモーター温度推定装置を示す回路構成図である。
【図８】第３実施例装置でのモーター制御装置の電源を切った後、電源を再度入れた場合の放電回路のコンデンサ電圧特性図である。
【符号の説明】
１中央演算処理装置（ＣＰＵ）
２放電回路
３充電回路
４ EEPROM（記憶素子）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a motor temperature estimation device applied to a motor control device or the like of an electric power steering device mounted on a vehicle.
[0002]
[Prior art]
The motor will overheat if a large current continues to flow even within the allowable maximum current range. Therefore, in a motor control device that controls a motor, as a means to prevent overheating of the motor, a process is usually performed such as attaching a temperature sensor to the motor to measure the temperature of the motor and suppressing the current flowing to the motor during overheating. The
[0003]
However, in order to reduce the cost of the system, a method for estimating the temperature of the motor without using a temperature sensor may be employed.
[0004]
Traditionally, to estimate the motor temperature without using a temperature sensor,
(1) A method for estimating a motor temperature from a measurement result of a current passed through the motor having a thermal model of the motor on software in the motor control device (for example, JP-A-8-207799 and JP-A-10-10093) No. publication)
(2) A method of measuring the current flowing through the motor and the voltage between the motor terminals, obtaining the resistance value of the motor from those values, and estimating the temperature of the motor from this and the temperature characteristics of the known motor resistance (for example, (See JP-A-8-133107 and JP-A-2000-72006)
Etc.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional motor temperature estimation method (1),
Calculation of motor temperature estimation is performed by an arithmetic unit such as a CPU in the motor control device. For the calculation of temperature estimation, the data of the current flow and the current flow time are used.
Because it was configured as
When the motor control device is turned off, the motor temperature estimation cannot be calculated during that time, and the temperature change of the motor while the power is turned off is unknown.
For example, in an automobile, the power-off time varies from less than a few seconds to more than a few days, and it is not known in advance when the power is turned off.
In the case of an overheated motor, the temperature of the motor hardly decreases in less than 1 second, but after a few days, the temperature of the motor sufficiently decreases to the ambient temperature.
In other words, it is difficult to know the temperature of the motor when the power is next turned on unless it is measured by a temperature sensor. For this reason, the motor control device cannot determine whether the maximum current may be supplied to the motor immediately after the power is turned on or whether the current must be suppressed to the minimum current.
There was a problem.
[0006]
In the conventional motor temperature estimation method (2),
The motor resistance value is calculated from the current passed through the motor and the voltage across the motor terminals.
That is, the resistance value and temperature of the motor can be estimated only when a current is supplied to the motor. Because it was configured as
Immediately after the motor control device is turned on, no current is flowing through the motor, so the current flowing through the motor and the voltage across the motor terminals are unknown. Therefore, the motor resistance value cannot be calculated, and the motor temperature cannot be estimated.
That is, similarly to the motor temperature estimation method {circle around (1)}, the motor control device cannot determine whether the maximum current should be supplied to the motor immediately after the power is turned on or whether the current should be kept to the minimum current.
There was a problem.
[0007]
Although there is a way of thinking that the resistance value of the motor is measured by supplying a small amount of current to the motor immediately after the power is turned on, the motor current is usually controlled by pulse driving such as PWM method. In this case, in order to measure the voltage between the motor terminals, it must be while the pulse is ON. However, if the current to flow is small, the pulse width of the motor drive is very short. There are problems such as “it is difficult to match the timing of” and “measurement time is not sufficient”, and accurate measurement of the voltage between the motor terminals is difficult unless the maximum current with a duty ratio of 100% is flowing.
[0008]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to accurately estimate the motor temperature at power-on when the motor control device is turned on without using a temperature sensor. An object of the present invention is to provide a motor temperature estimation device that can perform this.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, in the motor control device for controlling the load generated in the motor, the discharge circuit simulating the thermal model of the motor and the power source of the motor control device are turned on. The charging circuit for applying a voltage to the discharging circuit so that the capacitor voltage of the discharging circuit becomes a voltage corresponding to the estimated motor temperature estimated based on the output current to the motor, and the motor for the capacitor voltage of the discharging circuit. The estimated motor temperature map setting means for setting the relationship between the estimated temperature and the motor control device after the power is turned off and the power is turned on next time, the capacitor voltage of the discharge circuit is measured, and this measured voltage and the motor estimated Power-on motor temperature estimation means for estimating the motor temperature at power-on by means of a temperature map ,
It is provided with.
[0010]
Operation and effect of the invention
In the invention according to claim 1, in the charging circuit, the capacitor voltage of the discharging circuit corresponds to the estimated motor temperature estimated based on the output current to the motor while the motor control device is powered on. A voltage is applied to the discharge circuit so as to be a voltage. Then, in the power-on motor temperature estimating means, the motor estimated temperature map setting means that preset the relationship of the motor estimated temperature to the capacitor voltage of the discharge circuit and the motor control device were turned off, and then the power was turned on. At this time, the capacitor voltage of the discharge circuit is measured, and the motor temperature at the time of power-on is estimated from the measured voltage and the estimated motor temperature map .
[0011]
That is, when the power of the motor control device is turned off, the discharge circuit gradually discharges with the applied voltage as an initial value until just before the power is turned off. Moreover, since the discharge circuit is a circuit that simulates the thermal model of the motor, the capacitor voltage drop characteristic due to discharge shows the same characteristic as the motor temperature drop characteristic.
[0012]
Therefore, by estimating the motor temperature change based on the capacitor voltage of the discharge circuit when the motor control device is turned on and the estimated motor temperature map , the motor temperature at the time of power-on can be accurately measured without using a temperature sensor. It can be estimated well. As a result, the motor control device can control the current value flowing through the motor when the power is turned on to an optimum value.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the embodiments for realizing the motor temperature estimating device of the present invention, the first embodiment corresponding to the invention according to claim 1, and a second embodiment corresponding to the invention according to claim 2, claim 3 A third embodiment corresponding to the invention according to the present invention will be described.
[0014]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a motor temperature estimating device according to a first embodiment. In FIG. 1, 1 is a central processing unit (CPU), 2 is a discharging circuit, and 3 is a charging circuit.
[0015]
The central processing unit 1 includes, as program software, a motor control unit that controls a load generated in the motor in accordance with the estimated motor temperature value and a motor temperature estimation unit that estimates and calculates the motor temperature.
[0016]
The discharge circuit 2 is a circuit simulating a thermal model of a motor, and includes a resistor R1 and a capacitor C1 corresponding to the thermal model of the motor, a diode D1 serving as a discharge path when the motor control device is turned off, Have
[0017]
This discharge circuit 2 is connected to the AD converter input terminal AD and the digital input / output terminal PI of the central processing unit 1, and measures the point A voltage (capacitor voltage) of the capacitor C1 by connection to the AD converter input terminal AD. The capacitor C1 is discharged by connecting to the digital input / output terminal PI.
[0018]
The charging circuit 3 is a circuit for applying a voltage to the discharging circuit 2 while the motor control device is turned on, and includes a resistor R2 and a diode D2.
[0019]
The charging circuit 3 is connected to the digital output terminal PO of the central processing unit 1. If the central processing unit 1 has a DA converter output terminal DA, the same function can be achieved even if it is connected to the DA converter output terminal DA.
[0020]
Next, the operation will be described.
[0021]
[Circuit operation of discharging circuit and charging circuit]
When a voltage is output from the digital output terminal PO or the DA converter output terminal DA of the central processing unit 1, the voltage of the capacitor C1 of the discharge circuit 2 is
V _C1 = V _in × {1-exp (-t ÷ (R2 × C1))}
It becomes.
However, V _C1 is the voltage of the capacitor C1. V _in is the voltage of the digital output terminal PO or DA converter output terminal DA of the central processing unit 1, optional for the digital output terminal supply voltage VCC of the central processing unit 1 for PO, DA converter output terminal DA Voltage. t is a time for outputting a voltage from the digital output terminal PO or the DA converter output terminal DA of the central processing unit 1, and the voltage of the capacitor C1 can be arbitrarily adjusted by adjusting this time t.
[0022]
If the digital input / output terminal PI connected to the discharge circuit 2 is set to Lo output, the charge of the capacitor C1 can be discharged via the resistor R1, and the voltage of the capacitor C1 is
V _C1 = V _CO × exp (-t ÷ (R1 × C1))
Can be lowered.
However, V _C1 is the voltage of the capacitor C1. V _CO is an initial voltage charged in the capacitor C1. t is the discharge time.
[0023]
That is, the voltage of the capacitor C1 can be arbitrarily set by controlling the output time of the digital output terminal PO or the DA converter output terminal DA and the digital input / output terminal PI of the central processing unit 1. In this case, the voltage can be monitored at the DA converter output terminal DA to control the output time of each output terminal. When the voltage is monitored at the AD converter input terminal AD, the digital input / output terminal PI is set to a high impedance state.
[0024]
When the motor control device is turned off, the voltage from the charging circuit 3 becomes 0 volts, and the charge that has been charged in the capacitor C1 is discharged through the resistor R1 and the diode D1. Actually, since the central processing unit 1 is also powered off, the AD converter input terminal AD and the digital input / output terminal PI are also discharged. The discharge at this time is discharged with a time constant determined by the capacitor C1 and the resistor R1, and this is the same as the heat dissipation time of the motor because it simulates the thermal model of the motor.
[0025]
When the motor control device is turned off, the charge charged in the capacitor C1 is not discharged from the charging circuit 3 because the diode D2 of the charging circuit 3 is present.
[0026]
[Motor control processing]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of motor control processing executed by the central processing unit 1, and each step will be described below (corresponding to the power-on motor temperature estimation means according to claim 1).
[0027]
However, the present invention supplements the problems of the conventional example, and the main purpose is to estimate the temperature of the motor while the power is off. The method of determining the upper limit value of the current flowing through the motor in order to prevent overheating of the motor from the estimated value will not be described.
[0028]
First, it starts when the motor control device is turned on. In step S1, the voltage at the point A of the capacitor C1 is measured.
[0029]
In step S2, the current motor temperature is estimated from the measured point A voltage and the estimated motor temperature map shown in FIG.
Here, the estimated motor temperature map showing the relationship between the estimated motor temperature and the voltage at point A shown in FIG. 4 is set in advance using results of experiments and the like (estimated motor temperature map setting means).
[0030]
In step S3, at the time of the first control activation after power is supplied to the motor control device, the upper limit value of the current that can be passed to the motor is obtained from the estimated motor temperature obtained in step S2, and the motor control is performed with the current within the range. To start. During motor control, the routine from step S3 to step S5 is repeated to obtain the upper limit value of the current that can be passed to the motor from the estimated motor temperature value obtained in step S4, and the motor control is performed with the current within the range. Do.
[0031]
In step S4, the current motor temperature is estimated based on the output current to the motor and the like.
[0032]
In step S5, the A point voltage for charging the capacitor C1 is obtained for the motor temperature estimated in step S4 using the estimated motor temperature map shown in FIG. For example, when the estimated motor temperature is temp2 in FIG. 4, the capacitor voltage (point A voltage) is V1.
[0033]
Here, temp1 in FIG. 4 is the ambient temperature, and the voltage of the capacitor C1 at this time may be the minimum voltage for AD conversion and is usually 0 volts. Also, temp3 is the maximum allowable operating temperature of the motor, and the capacitor voltage corresponding to this is V2.
[0034]
[Motor control action]
While the motor control device is powered on, the routine from step S3 to step S5 is repeated in the flowchart of FIG. 3, and control is performed to always keep the voltage of the capacitor C1 corresponding to the motor temperature corresponding to FIG.
[0035]
Then, assuming that the timing at which the motor control device is turned off is T1 in FIG. 2, the capacitor C1 starts discharging with the time constant of the discharge circuit 2 thereafter. From time T1 when the power is turned off to time T2 when the motor control device is next turned on, the discharge gradually continues.
[0036]
Next, when the motor control device is turned on again, the voltage at point A of the capacitor C1 is measured at step S1 in the flowchart of FIG. 3, and the measured voltage at point A and the estimated motor temperature map shown in FIG. 4 are measured at step S2. This estimates the motor temperature when the power is turned on.
[0037]
Then, control for maintaining the voltage of the capacitor C1 at a voltage corresponding to the motor temperature is started again from the timing T3 in FIG.
[0038]
Next, the effect will be described.
[0039]
(1) In a motor control device that controls a load generated in a motor, a discharge circuit 2 that simulates a thermal model of the motor, and a charging circuit 3 that applies a voltage to the discharge circuit 2 while the motor control device is powered on If the provided, to estimate the change in motor temperature due to the change in the capacitor voltage of the discharge circuit 2 while the power source of the motor control device is switched off, because the motor temperature at the power-on time and to estimate, The motor temperature when the motor control device is turned on can be accurately estimated without using the temperature sensor.
[0040]
(2) In step S4, during motor control with the motor control device turned on, the motor temperature is estimated based on the output current to the motor. In step S5, the capacitor voltage of the discharge circuit 2 is calculated by the charging circuit 3. When a voltage is applied so that the voltage corresponds to the estimated motor temperature and the motor control device is turned off and then turned on, the capacitor voltage of the discharge circuit 2 is measured in step S1, and then in step S2. Since the motor temperature at the time of power-on is estimated based on the capacitor voltage and the estimated motor temperature map shown in Fig. 4, the motor temperature at power-on when the motor controller is turned on is turned off. After that, the next time the power is turned on, the capacitor voltage of the discharge circuit 2 is measured spot-wise and accurately estimated. can do.
[0041]
In other words, the discharge circuit 2 is a circuit that simulates the thermal model of the motor, and the charging circuit 3 applies a voltage so that the capacitor voltage is equivalent to the estimated motor temperature. The voltage corresponds to the estimated temperature, and the capacitor voltage decreases due to the discharge while maintaining the relationship with the estimated motor temperature shown in FIG. Therefore, when the power of the motor control device is turned off and while the power of the motor control device is turned off, the capacitor voltage does not need to be particularly monitored and can be handled as a known value.
[0042]
(Second embodiment)
In the first embodiment, the resistance R1 of the discharge circuit 2 is a fixed resistance having a fixed resistance value, whereas in the second embodiment, the resistance R1 ′ of the discharge circuit 2 is set to a resistance value according to the ambient temperature. This is an example in which the variable resistor is variable. Since other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, illustration and description thereof are omitted.
[0043]
Next, the operation will be described.
[0044]
As shown in FIG. 6, the resistance value of the discharge circuit 2 varies depending on the ambient temperature (ambient temperature), so that when the ambient temperature is high, the resistance value is high and the discharge time is extended. This is similar to the characteristic that the temperature of the motor is difficult to decrease when the ambient temperature is high. On the other hand, when the ambient temperature is low, the resistance value is low and the discharge time is shortened. This is similar to the characteristic that the motor temperature tends to drop when the ambient temperature is low. As a result, the estimated motor temperature is closer to the actual motor temperature.
[0045]
Next, the effect will be described.
[0046]
In the motor temperature estimating apparatus of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
[0047]
(3) Since the resistance R1 ′ of the discharge circuit 2 is a variable resistance whose resistance value is variable according to the ambient temperature, highly accurate motor temperature estimation can be achieved regardless of the ambient temperature. As a result, it is close to the actual motor temperature regardless of the atmospheric temperature difference between summer and winter season, the atmospheric temperature difference between cold and warm regions, the atmospheric temperature difference between day and night in a day, etc. An estimated motor temperature can be obtained.
[0048]
(Third embodiment)
In the third embodiment, data immediately before the motor control device is turned off is stored, and the motor temperature is estimated from the stored data and the capacitor voltage measured when the power is turned on next time.
[0049]
That is, as shown in FIG. 7, the central processing unit 1 is provided with an EEPROM 4 (storage element), and the capacitor voltage of the discharge circuit 2 and the estimated motor temperature immediately before the motor control device is turned off are stored in the EEPROM 4. Next, measure the capacitor voltage of the discharge circuit 2 when the power is turned on, estimate the elapsed time until the power is turned off due to the voltage difference between both capacitors, and the estimated time and the estimated motor temperature just before the power is turned off Thus, the motor temperature at the time of power-on is estimated.
[0050]
Here, the EEPROM refers to an electrically erasable and writeable EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) that can be rewritten by erasing written contents. Since other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, illustration and description thereof are omitted.
[0051]
Next, the operation will be described.
[0052]
[Motor control action]
While the motor controller is powered on, as shown in the characteristics up to T1 in FIG. 8, control is performed to keep the voltage of the capacitor C1 at an arbitrary constant voltage value.
[0053]
The capacitor voltage measured immediately before T1 when the motor control device is turned off (the voltage at point A of the capacitor C1) and the estimated motor temperature estimated by the output current immediately before T1 when the motor control device is turned off are Stored in EEPROM 4.
[0054]
After T1 when the motor control device is turned off, the capacitor C1 starts discharging according to the time constant of the discharge circuit 2, and gradually from the timing T1 when the power is turned off until the next timing T2 when the motor control device is turned on. The discharge continues.
[0055]
Next, when the motor control device is turned on again, the capacitor voltage is measured, the capacitor voltage measured immediately before T1 when the motor control device is turned off is read from the EEPROM 4, and the power is turned off due to the difference between the two capacitor voltages. Elapsed time to enter is estimated. That is, in the discharge circuit 2, since the discharge is performed with the time constant (determined change characteristic), if the capacitor voltage difference between when the power is turned off and when the power is turned on becomes clear, the motor control device is turned off. Elapsed time can be estimated.
[0056]
Then, the motor temperature at the time of power-on is estimated based on the estimated time and the estimated motor temperature (read from EEPROM 4) immediately before the power is turned off.
[0057]
Then, control is performed again to maintain the voltage of the capacitor C1 at an arbitrary constant voltage value from the timing T3 in FIG.
[0058]
Next, the effect will be described.
[0059]
In the motor temperature estimating apparatus according to the third embodiment, the following effect can be obtained in addition to the effect (1) of the first embodiment.
[0060]
(4) The EEPROM 4 is provided in the central processing unit 1, and the capacitor voltage just before the motor controller is turned off and the estimated motor temperature are stored in the EEPROM 4, and the capacitor voltage of the discharge circuit 2 is next turned on. To estimate the elapsed time until the power is turned off due to the voltage difference between the two capacitors, and to estimate the motor temperature at the time of power-on based on the estimated time and the estimated motor temperature immediately before the power is turned off. Therefore, compared with the first embodiment, it is not necessary to control the voltage of the capacitor C1 to a voltage corresponding to the estimated motor temperature, and the motor temperature can be estimated more rationally. In addition, if the EEPROM 4 for storing the history and the like is already installed in the motor control device, it is not necessary to newly install a storage element and investment for that amount is not required.
[0061]
(Other examples)
As mentioned above, although the motor temperature estimation apparatus of this invention has been demonstrated based on 1st Example-3rd Example, about a specific structure, it is not restricted to these Examples, Each of Claims Design changes and additions are permitted without departing from the scope of the claimed invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a motor temperature estimation device of a first embodiment.
FIG. 2 is a capacitor voltage characteristic diagram of a discharge circuit when the motor control device in the first embodiment is turned off and then on again.
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of a motor control process executed by the central processing unit 1 of the first embodiment apparatus.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship of the estimated motor temperature to the capacitor voltage of the discharge circuit used in the first embodiment apparatus.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a motor temperature estimation device of a second embodiment.
FIG. 6 is a capacitor voltage characteristic diagram of the discharge circuit when the motor control device in the second embodiment is turned off and then on again.
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a motor temperature estimation device of a third embodiment.
FIG. 8 is a capacitor voltage characteristic diagram of a discharge circuit when the power of the motor control device in the third embodiment is turned off and then on again.
[Explanation of symbols]
1 Central processing unit (CPU)
2 Discharge circuit 3 Charging circuit 4 EEPROM (memory element)

Claims

In the motor control device that controls the load generated in the motor,
A discharge circuit simulating a thermal model of the motor;
A charging circuit that applies a voltage to the discharge circuit so that the capacitor voltage of the discharge circuit becomes a voltage corresponding to the estimated motor temperature estimated based on the output current to the motor while the motor control device is powered on. When,
Estimated motor temperature map setting means for presetting the relationship of estimated motor temperature to capacitor voltage of the discharge circuit;
When the power of the motor control device is turned off, the capacitor voltage of the discharge circuit is measured when the power is turned on next time, and the motor temperature at the time of turning on the power is estimated based on this measured voltage and the estimated motor temperature map. Motor temperature estimation means;
A motor temperature estimation device comprising:

In the motor temperature estimation device according to claim 1,
The motor temperature estimation device according to claim 1, wherein the discharge circuit is provided with a variable resistor that changes a resistance value according to an ambient temperature.

In the motor control device that controls the load generated in the motor,
A discharge circuit simulating a thermal model of the motor;
A charging circuit that applies a voltage to the discharge circuit so that the capacitor voltage of the discharge circuit becomes a voltage corresponding to the estimated motor temperature estimated based on the output current to the motor while the motor control device is powered on. When,
A non-volatile storage element, the capacitor voltage immediately before the motor control device is turned off and the estimated motor temperature immediately before the motor control device is turned off are stored in the storage element; Measure the capacitor voltage of the discharge circuit when the power enters, estimate the elapsed time until the power is turned off due to the voltage difference between both capacitors, and turn on the power based on the estimated time and the estimated motor temperature just before the power is turned off Power-on motor temperature estimation means to estimate the motor temperature at the time,
A motor temperature estimation device comprising: