本公開涉及控制電機(jī)的通電的電機(jī)控制裝置。

背景技術(shù)：

下述電機(jī)控制裝置是已知的：其檢測或者估計(jì)電機(jī)或電力轉(zhuǎn)換器的溫度并且根據(jù)溫度來限制電流指令值，以便防止由于過量的電流產(chǎn)生的熱而引起的向電機(jī)供給電力的電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件、控制電路的元件等的故障。例如，專利文獻(xiàn)1中公開的裝置基于在電機(jī)中流動(dòng)的電流來估計(jì)電機(jī)的增加溫度。再者，在對電機(jī)的電流供給停止期間，該裝置根據(jù)電機(jī)的熱輻射系數(shù)來估計(jì)電機(jī)的減小溫度。

基于檢測溫度來估計(jì)評估位置的溫度的技術(shù)是已知的，其中，該評估位置的溫度與安裝在襯底上的一個(gè)位置的溫度檢測器的檢測溫度相關(guān)聯(lián)。根據(jù)該已知的技術(shù)，當(dāng)電流供給在停止之后要重新啟動(dòng)時(shí)，假設(shè)下述方法：根據(jù)在停止時(shí)段期間檢測位置的減小溫度來估計(jì)在停止時(shí)段期間評估位置的減小溫度。再者，假設(shè)下述方法：預(yù)先存儲在停止期間評估位置的估計(jì)溫度，并且基于在停止期間的減小溫度和根據(jù)在重新啟動(dòng)時(shí)的電流所估計(jì)的增加溫度、通過專利文獻(xiàn)1的現(xiàn)有技術(shù)來估計(jì)在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的溫度。

然而，當(dāng)在電流供給的停止時(shí)段期間環(huán)境溫度變化時(shí)，溫度檢測器的檢測溫度受該變化的影響，使得不可能正確地估計(jì)評估位置的減小溫度。因此，這使得不可能正確地估計(jì)在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的估計(jì)溫度。

專利文獻(xiàn)1：jp2892899

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的目的是提供一種電機(jī)控制裝置，其可以正確地估計(jì)在停止之后重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的溫度，而不受環(huán)境溫度變化的影響。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，一種用于控制電機(jī)的通電的電機(jī)控制裝置包括：襯底，其布置在散熱器上，以散發(fā)在通電時(shí)產(chǎn)生的熱；多個(gè)開關(guān)元件，其布置在襯底上并且提供向電機(jī)供給電力的電力轉(zhuǎn)換器；驅(qū)動(dòng)電路ic，其布置在襯底上并且具有將驅(qū)動(dòng)信號輸出至多個(gè)開關(guān)元件的預(yù)驅(qū)動(dòng)器；控制電路ic，其布置在襯底上并且具有電流控制單元，該電流控制單元基于針對電機(jī)的輸出指令來計(jì)算針對預(yù)驅(qū)動(dòng)器的指令信號；第一溫度檢測器和第二溫度檢測器，其檢測在散熱器、控制電路ic、驅(qū)動(dòng)電路ic、開關(guān)元件和電機(jī)中的兩個(gè)位置處的溫度；以及溫度估計(jì)單元，其基于流經(jīng)電機(jī)的電流、第一溫度檢測器檢測到的第一檢測溫度和第二溫度檢測器檢測到的第二檢測溫度，估計(jì)選自散熱器、控制電路ic、驅(qū)動(dòng)電路ic、開關(guān)元件和電機(jī)的一個(gè)或更多個(gè)評估位置的溫度。在電流控制單元在操作之后停止并且在停止之后重新啟動(dòng)的過程中，溫度估計(jì)單元執(zhí)行下述操作：存儲在電流控制單元停止時(shí)一個(gè)或更多個(gè)評估位置的估計(jì)溫度、第一檢測溫度和第二檢測溫度；計(jì)算在停止時(shí)第一檢測溫度和第二檢測溫度之間的溫度差與在重新啟動(dòng)時(shí)第一檢測溫度和第二檢測溫度之間的溫度差的比，作為估計(jì)的增益；以及基于通過將在停止時(shí)第一檢測溫度和一個(gè)或更多個(gè)評估位置的估計(jì)溫度之間的溫度差乘以估計(jì)的增益所獲得的溫度差、以及根據(jù)流經(jīng)電機(jī)的電流的積分值所計(jì)算的增加溫度，估計(jì)在重新啟動(dòng)時(shí)一個(gè)或更多個(gè)評估位置的溫度。

本公開的電機(jī)控制裝置的特征在于使用兩個(gè)溫度檢測器來檢測兩個(gè)位置的溫度。再者，注意：“第一檢測溫度和第二檢測溫度之間的溫度差”和“第一檢測溫度和評估位置的估計(jì)溫度之間的溫度差”是彼此成比例的，而與環(huán)境溫度無關(guān)。然后，溫度估計(jì)單元通過將停止時(shí)的溫度差乘以估計(jì)的增益來估計(jì)重新啟動(dòng)時(shí)的第一檢測溫度和評估位置的估計(jì)溫度之間的溫度差。

因此，溫度估計(jì)單元能夠適當(dāng)?shù)毓烙?jì)在停止之后重新啟動(dòng)時(shí)的評估位置的溫度，而不受環(huán)境溫度變化的影響。尤其是對于電流控制單元基于評估位置的估計(jì)溫度來限制電流指令值的配置，正確地估計(jì)評估位置的溫度能夠適當(dāng)?shù)胤乐乖墓收希⑶夷軌蚩刂齐姍C(jī)的通電，同時(shí)保持電機(jī)的輸出盡可能高。

本公開的兩個(gè)溫度檢測器可以檢測上述五個(gè)位置中的兩個(gè)位置的溫度。這主要旨在“使用兩個(gè)溫度檢測器來執(zhí)行溫度估計(jì)”，并非旨在排除使用三個(gè)或更多個(gè)溫度檢測器能夠檢測三個(gè)或更多個(gè)位置的溫度的配置。再者，在設(shè)置有檢測控制電路ic、驅(qū)動(dòng)電路ic或嵌入ic封裝中的開關(guān)元件的溫度的溫度檢測器的配置中，溫度檢測器優(yōu)選地被設(shè)置在ic封裝內(nèi)。

附圖說明

根據(jù)參照附圖所做出的以下詳細(xì)描述，本公開的以上和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯。在附圖中：

圖1是應(yīng)用了第一實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置的系統(tǒng)的示意性配置圖；

圖2a和圖2b是示出了溫度檢測器被安裝在襯底上(圖2a)以及溫度檢測器被安裝在ic封裝內(nèi)(圖2b)的配置的示意性視圖；

圖3是第一實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置的總體控制框圖；

圖4是示出了評估位置的估計(jì)溫度與電流限制值之間的關(guān)系的圖；

圖5是電流指令值限制圖；

圖6是圖3的溫度估計(jì)單元的框圖；

圖7是用于說明第一實(shí)施方案的評估位置的溫度估計(jì)的時(shí)間圖表；

圖8是示出了第二實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置的特性配置的框圖；

圖9是比較示例的溫度估計(jì)單元的框圖；以及

圖10是用于說明比較示例的評估位置的溫度估計(jì)的時(shí)間圖表。

具體實(shí)施方式

在下文中，將基于附圖來描述實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置。注意：第一實(shí)施方案和第二實(shí)施方案統(tǒng)稱為“本實(shí)施方案”。

(第一實(shí)施方案)

將參照圖1至圖7來描述本實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置。首先，圖1示出了應(yīng)用了電機(jī)控制裝置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總體配置。在本實(shí)施方案中，例示了控制三相ac電機(jī)的通電的電機(jī)控制裝置。例如，該三相ac電機(jī)用作在車輛的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中輔助駕駛者的轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向輔助電機(jī)。

本實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置10基本上由安裝在襯底11上的電子部件構(gòu)成。就是說，在圖1中示出的部件中，電池bt、電機(jī)80和散熱器20未被包括在電機(jī)控制裝置10中。通常，電機(jī)控制裝置10被實(shí)現(xiàn)為ecu。在圖1中省略了檢測電機(jī)80的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器。

電機(jī)控制裝置10包括控制電路ic40、驅(qū)動(dòng)電路ic50、組成作為“電力轉(zhuǎn)換器”的逆變器60的多個(gè)開關(guān)元件61至66、多個(gè)溫度檢測器12、14、15、16、18等。圖1中省略了通常被設(shè)置在電力輸入單元中的電源繼電器、線圈、電容器等。再者，本實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置10包括溫度估計(jì)單元30。溫度估計(jì)單元30可以例如被包括在控制電路ic40中，或者被配置在與控制電路ic40不同的ic中。

控制電路ic40和驅(qū)動(dòng)電路ic50均以ic封裝的形式安裝在襯底11上?？刂齐娐穒c40具有電流控制單元41，電流控制單元41基于針對電機(jī)80的轉(zhuǎn)矩指令來計(jì)算與通電有關(guān)的指令信號。通常，控制電路ic40由微計(jì)算機(jī)構(gòu)成。

驅(qū)動(dòng)電路ic50具有預(yù)驅(qū)動(dòng)器51，預(yù)驅(qū)動(dòng)器51基于電流控制單元41所計(jì)算的指令信號將驅(qū)動(dòng)信號輸出至逆變器60的多個(gè)開關(guān)元件61至66。例如，以定制asic的形式來使用驅(qū)動(dòng)電路ic50。

安裝在襯底11上的六個(gè)開關(guān)元件61至66橋接至逆變器60。開關(guān)元件61、62、63是u相、v相和w相的高電勢側(cè)開關(guān)元件，并且開關(guān)元件64、65、66是u相、v相和w相的低電勢側(cè)開關(guān)元件。在本實(shí)施方案中，mosfet用作開關(guān)元件61至66中的每個(gè)開關(guān)元件。在另一實(shí)施方案中，除了mosfet之外，還可以使用場效應(yīng)晶體管、igbt等。

通過根據(jù)來自預(yù)驅(qū)動(dòng)器51的驅(qū)動(dòng)信號操作相應(yīng)相的開關(guān)元件61至66，逆變器60將電池bt的dc電力轉(zhuǎn)換為ac電力，并且將相電流iu、iv、iw供給至相應(yīng)的相線81、82、83。因此，電機(jī)80被驅(qū)動(dòng)使得根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令來輸出轉(zhuǎn)矩。

在本實(shí)施方案中，檢測相電流iu、iv、iw的分流電阻器71、72、73設(shè)置在地與相應(yīng)相的低電勢側(cè)開關(guān)元件64、65、66之間。分流電阻器71、72、73統(tǒng)稱為電流檢測器70。電流檢測器70可以設(shè)置在從逆變器60至線81、82、83中的每個(gè)的電流通道中。再者，包括固定坐標(biāo)系的相電流iu、iv、iw和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d-q軸電流id、iq并且在電機(jī)80中流動(dòng)的電流統(tǒng)稱為“電機(jī)電流im”。

與通過逆變器60的開關(guān)操作對電機(jī)80通電相關(guān)聯(lián)，具體地在襯底11上的電力電流通道和開關(guān)元件61至66中產(chǎn)生熱。所產(chǎn)生的熱傳輸通過襯底11，還增加了控制電路ic40和驅(qū)動(dòng)電路ic50的溫度。當(dāng)發(fā)熱變得過量時(shí)，包括開關(guān)元件61至66的電子元件可能發(fā)生故障。因此，襯底11被安裝使得將在通電時(shí)所產(chǎn)生的熱散發(fā)至諸如鋁殼體的散熱器20。例如，襯底11的地通道被安裝使得其與散熱器20接觸。

再者，多個(gè)溫度檢測器12、14、15、16、18設(shè)置在襯底11的相應(yīng)部分中。溫度檢測器12、14、15、16、18是通常的熱敏電阻器。

圖1示出了在五個(gè)位置的溫度檢測器。然而，溫度檢測器不一定不變地設(shè)置在五個(gè)位置，并且僅必須設(shè)置這五個(gè)位置中的至少兩個(gè)位置。將依次描述在五個(gè)位置的溫度檢測器12、14、15、16、18功能和安裝形式。

溫度檢測器12檢測散熱器20的溫度ths。在圖1的示例中，溫度檢測器12安裝在襯底11上與散熱器20接觸的地通道部分中。

溫度檢測器14檢測控制電路ic40的溫度tcon。溫度檢測器15檢測驅(qū)動(dòng)電路ic50的溫度tdr。如圖2a所示，以驅(qū)動(dòng)電路ic50作為代表性的示例，溫度檢測器15可以在驅(qū)動(dòng)電路ic50的引線單元59附近安裝在襯底11上。再者，如圖2b所示，在溫度檢測器15設(shè)置在ic封裝內(nèi)時(shí)，可以防止溫度檢測器15在彎曲應(yīng)力施加至襯底11時(shí)以及在一些其他時(shí)間落下。因此，優(yōu)選地將溫度檢測器14和溫度檢測器15設(shè)置在ic封裝內(nèi)。

溫度檢測器16檢測開關(guān)元件61至66中的每個(gè)的溫度tsw。在假設(shè)各個(gè)相的上臂和下臂在開關(guān)發(fā)熱方面相等時(shí)，溫度檢測器16例如安裝在任何代表性的開關(guān)元件附近。例如，以已經(jīng)被模塊化并且嵌入ic封裝的多個(gè)開關(guān)元件61至66的形式，類似于控制電路ic40和驅(qū)動(dòng)電路ic50，優(yōu)選地將溫度檢測器16設(shè)置在ic封裝內(nèi)。再者，以開關(guān)元件內(nèi)有熱敏二極管的形式，該熱敏二極管可以用作溫度檢測器。

溫度檢測器18檢測電機(jī)80的溫度tm。在圖1的示例中，溫度檢測器18安裝在襯底11上的電流通道附近，該電流通道連接至相線81、82、83中的每個(gè)。

基于兩個(gè)溫度檢測器的檢測溫度，溫度估計(jì)單元30估計(jì)選自散熱器20、控制電路ic40、驅(qū)動(dòng)電路ic50、開關(guān)元件61至66和電機(jī)80的一個(gè)或更多個(gè)“評估位置”的溫度tx。評估位置的溫度tx根據(jù)與發(fā)熱單元的距離的差別或通電時(shí)的熱輻射特性的差別、從通電停止起所流逝的時(shí)間等而變化。圖1例示了估計(jì)作為一個(gè)評估位置的電機(jī)80的溫度的情形。

在下文中，用于溫度估計(jì)的兩個(gè)溫度檢測器將被稱為“第一溫度檢測器”和“第二溫度檢測器”。再者，第一溫度檢測器的檢測溫度將被稱為“第一檢測溫度ts1”，以及第二溫度檢測器的檢測溫度將被稱為“第二檢測溫度ts2”。本文基本上優(yōu)選地采取較低的溫度作為第一檢測溫度ts1。圖1例示了作為第一檢測溫度ts1的散熱器20的溫度ths。

例如，如圖1中的實(shí)線所示，第一檢測器12檢測到的散熱器20的溫度ths作為第一檢測溫度ts1被輸入溫度估計(jì)單元30中。再者，第二溫度檢測器16檢測到的開關(guān)元件61至66中的每個(gè)的溫度tsw作為第二檢測溫度ts2被輸入溫度估計(jì)單元30中。在另一示例中，如雙點(diǎn)劃線所示，溫度檢測器14、15或18檢測到的控制電路ic40、驅(qū)動(dòng)電路ic50或電機(jī)80的溫度tcon、tdr或tm可以作為第一檢測溫度ts1或者第二檢測溫度ts2被輸入溫度估計(jì)單元30中。

在設(shè)置有三個(gè)或更多個(gè)溫度檢測器的配置中，以下溫度估計(jì)通過三個(gè)或更多個(gè)溫度檢測器中的兩個(gè)溫度檢測器的組合被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)處理。例如，可以通過多個(gè)組合模式來計(jì)算多個(gè)估計(jì)溫度。再者，可以通過按照需要選擇最佳的組合模式來實(shí)現(xiàn)溫度估計(jì)。此外，除了用于本實(shí)施方案的溫度估計(jì)的兩個(gè)溫度檢測器以外的溫度檢測器可以用于另外的預(yù)期目的。

溫度估計(jì)單元30中的增加溫度估計(jì)單元31基于電機(jī)電流im的積分值來估計(jì)在評估位置處與通電相關(guān)聯(lián)的增加溫度δti。基于焦耳熱的公式(1)來估計(jì)增加溫度δti。在這里，q表示焦耳熱[j]，r表示電阻[ω]，im表示電流[a]以及t表示時(shí)間[s]。

q＝r×im²×t···(1)

基于這些信息，溫度估計(jì)單元30估計(jì)作為評估位置的電機(jī)80的溫度，并且將估計(jì)溫度tx_est輸出至電流控制單元41。

接下來，將參照圖3來描述電機(jī)控制裝置10的總體控制配置。

電流控制單元41具有電流指令值計(jì)算單元42、電流限制值計(jì)算單元43、電流指令值限制單元45、減法器46、控制器47等。在附圖和說明中省略了關(guān)于矢量控制的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的已知配置。例如，根據(jù)通常的技術(shù)知識，被描述為“電流指令值i*”的值被解釋為在矢量控制中表示d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*。

電流指令值計(jì)算單元42基于轉(zhuǎn)矩指令trq*來計(jì)算電流指令值i*，轉(zhuǎn)矩指令trq*是“針對電機(jī)80的輸出指令”。

電流限制值計(jì)算單元43基于由溫度估計(jì)單元30所估計(jì)的評估位置的估計(jì)溫度tx_est，計(jì)算關(guān)于電流指令值i*的電流限制值ilim。例如，使用如圖4所示的圖，該圖詳細(xì)說明了估計(jì)溫度tx_est和電流限制值ilim之間的關(guān)系。

在圖4的圖中，在從低溫側(cè)溫度α至高溫側(cè)溫度β的范圍中，估計(jì)溫度tx_est越高，電流限制值ilim被設(shè)定得越低。當(dāng)估計(jì)溫度tx_est不高于溫度α?xí)r，設(shè)定針對低溫度的電流限制值ilim_l。當(dāng)估計(jì)溫度tx_est不低于溫度β時(shí)，設(shè)定針對高溫度的電流限制值ilim_h。針對高溫度的電流限制值ilim_h被例如設(shè)定為相對于針對低溫度的電流限制值ilim_l的約30％。

根據(jù)該圖，當(dāng)評估位置的估計(jì)溫度tx_est不高于溫度α?xí)r，確定不影響元件的熱阻，并且在不限制電流指令值i*的情況下盡可能提高電機(jī)80的輸出。另一方面，當(dāng)評估位置的估計(jì)溫度tx_est超過溫度α?xí)r，確定具有影響元件的熱阻的可能性，并且電流指令值i*被限制為低以防止元件的故障。然而，當(dāng)電流限制值ilim被降低至0附近時(shí)，電機(jī)80的驅(qū)動(dòng)基本上停止。在本實(shí)施方案中，即使在低輸出的情況下，也優(yōu)先繼續(xù)電機(jī)80的驅(qū)動(dòng)，并且當(dāng)評估位置的估計(jì)溫度tx_est不低于溫度β時(shí)，設(shè)定最小的必需電流限制值ilim_h。

電流指令值限制單元45使用電流限制值ilim來限制電流指令值i*，并且輸出限制之后的電流指令值i*＊。就是說，當(dāng)在圖5的圖中電流指令值i*是正的時(shí)，在電流指令值i*不大于電流限制值+ilim的范圍中，設(shè)定“i*＊＝i*”。再者，在電流指令值i*超過電流限制值+ilim的范圍中，設(shè)定“i*＊＝+ilim”。

再者，例如在電機(jī)80用作電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向輔助電機(jī)的情形下，根據(jù)對應(yīng)于轉(zhuǎn)向方向的電機(jī)80的旋轉(zhuǎn)方向，相等地供給在正方向和負(fù)方向上的電流。在這種情形下，在負(fù)區(qū)域中的電流限制圖被指定為與在正區(qū)域中的圖關(guān)于原點(diǎn)是點(diǎn)對稱的。

減法器46計(jì)算電流檢測器70所檢測到的電機(jī)電流im與限制之后的電流指令值i*＊之間的電流偏差δi。控制器47通過pi控制計(jì)算等來計(jì)算指令信號(通常是電壓指令信號等)，使得電流偏差δi收斂至0。電流控制單元41以這種方式所計(jì)算的指令信號被輸出至預(yù)驅(qū)動(dòng)器51。

然后，將參照圖6描述溫度估計(jì)單元30的詳細(xì)配置。具體地，本實(shí)施方案的溫度估計(jì)單元30特征在于：在電流控制單元41在操作之后停止、然后重新啟動(dòng)的過程中，溫度估計(jì)單元30的溫度估計(jì)?！霸诓僮髦械碾娏骺刂茊卧?1”具體地對應(yīng)于在操作中的微計(jì)算機(jī)。再者，電流控制單元41的操作停止意味著針對電機(jī)80的電流供給停止。因此，一旦停止針對電機(jī)80的電流供給然后重新啟動(dòng)電流供給，則可以重新啟動(dòng)上述過程。作為溫度估計(jì)單元30的最終輸出值的“tx_est”表示在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的估計(jì)溫度。

本實(shí)施方案的溫度估計(jì)單元30的目的是：即使在電流控制單元41的停止時(shí)段期間環(huán)境溫度發(fā)生變化的情況下，也適當(dāng)?shù)毓烙?jì)在重新啟動(dòng)時(shí)的評估位置的溫度，而不受環(huán)境溫度的影響。作為用于實(shí)現(xiàn)該目的的配置，溫度估計(jì)單元30包括增加溫度估計(jì)單元31，停止時(shí)間溫度存儲單元32，減法器33、34、35，增益計(jì)算器36，乘法器37，加法器38等。

如上所述，溫度估計(jì)單元30重復(fù)地獲取第一檢測溫度ts1、第二檢測溫度ts2和電機(jī)電流im。然后，增加溫度估計(jì)單元31基于電機(jī)電流im的積分值來估計(jì)在評估位置處與通電相關(guān)聯(lián)的增加溫度δti。在電流控制單元41的操作期間，根據(jù)電機(jī)電流im的變化，重復(fù)地更新基于增加溫度δti所估計(jì)的評估位置的估計(jì)溫度tx。

當(dāng)電流控制單元41的操作停止時(shí)，停止時(shí)間溫度存儲單元32存儲停止時(shí)的第一檢測溫度ts1o、第二檢測溫度ts2o和評估位置的估計(jì)溫度txo。減法器33計(jì)算在停止時(shí)第一檢測溫度ts1o與第二檢測溫度ts2o之間的溫度差δtso。減法器34計(jì)算在停止時(shí)第一檢測溫度ts1o與評估位置的估計(jì)溫度txo之間的溫度差δtxo。

減法器35計(jì)算隨時(shí)間變化的、第一檢測溫度ts1與第二檢測溫度ts2之間的溫度差δts。具體地，在該溫度估計(jì)中，計(jì)算在電流控制單元41重新啟動(dòng)時(shí)所獲取的溫度差δts在技術(shù)上是有意義的。

增益計(jì)算器36計(jì)算在停止時(shí)第一檢測溫度ts1與第二檢測溫度ts2之間的溫度差δtso與重新啟動(dòng)時(shí)的溫度差δts的比作為估計(jì)的增益k。估計(jì)的增益k由公式(2)表示：

k＝δts/δtso＝(ts2-ts1)/(ts2o-ts1o)···(2)

因?yàn)樵谕Ｖ箷r(shí)段期間溫度差δts逐漸地收斂，所以k是小于1的值。

在本實(shí)施方案中，假設(shè)在停止時(shí)段期間，“第一檢測溫度ts1與第二檢測溫度ts2之間的溫度差δts”與“第一檢測溫度ts1與評估位置的估計(jì)溫度tx之間的溫度差δtx”是彼此成比例的，而與環(huán)境溫度無關(guān)。然后，在乘法器37中，將“在停止時(shí)第一檢測溫度ts1o與評估位置的估計(jì)溫度txo之間的溫度差δtxo”乘以估計(jì)的增益k，以計(jì)算“在重新啟動(dòng)時(shí)第一檢測溫度ts1與在非通電狀態(tài)下的評估位置的估計(jì)溫度之間的溫度差δtx”。該溫度差δtx由公式(3)表示：

δtx＝k×δtxo＝k×(txo-ts1o)···(3)

然而，在重新啟動(dòng)時(shí)，電流開始在評估位置的附近流動(dòng)，因此需要加上與通電相關(guān)聯(lián)的增加溫度δti。在加法器38中，溫度差δtx和增加溫度δti與作為參考溫度的第一檢測溫度ts1相加，以計(jì)算在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的估計(jì)溫度tx_est。第一實(shí)施方案的估計(jì)溫度tx_est由公式(4)表示：

tx_est＝ts1+δtx+δti···(4)

在如此描述的計(jì)算在重新啟動(dòng)時(shí)的評估位置的估計(jì)溫度tx_est之后，溫度估計(jì)單元30連續(xù)地估計(jì)在重新啟動(dòng)之后的評估位置的溫度tx。

然后，將在與比較示例相比較的同時(shí)描述第一實(shí)施方案的功能效果。

首先，將參照圖9和圖10來描述比較示例的配置和功能。該比較示例使用一個(gè)溫度檢測器來估計(jì)評估位置的溫度。在比較示例的附圖中，使用在第一實(shí)施方案的附圖中的符號im、δti、txo和tx_est。再者，一個(gè)溫度檢測器的檢測溫度被表示為“ts”，并且在停止時(shí)的檢測溫度被表示為“tso”。比較示例特有的減小溫度被表示為在“ts”或“tx”之后附有“_dn”。

如圖9所示，比較示例的溫度估計(jì)單元90包括增加溫度估計(jì)單元31、停止時(shí)間溫度存儲單元92、減法器95、乘法器97、加法器-減法器98等。添加有與第一實(shí)施方案相同的附圖標(biāo)記的增加溫度估計(jì)單元31具有基本上相同的配置，因此將省略其描述。在電流控制單元41的操作停止時(shí)，停止時(shí)間溫度存儲單元92存儲在停止時(shí)的檢測溫度tso以及評估位置的估計(jì)溫度txo。評估位置的估計(jì)溫度txo是根據(jù)基于在操作期間的電機(jī)電流im的積分值的增加溫度δti所估計(jì)的溫度。

如圖10所示，在停止時(shí)評估位置的估計(jì)溫度txo高于檢測溫度tso。在電流供給停止后，在溫度檢測器的檢測位置和評估位置處的真實(shí)溫度分別如實(shí)線和雙點(diǎn)劃線所示那樣變化。在環(huán)境溫度保持不變的情形下，在檢測位置和評估位置處的真實(shí)溫度因?yàn)樽匀焕鋮s而逐漸地減小。

在比較示例中，假設(shè)在從操作停止起流逝相同的時(shí)間段之后，在檢測位置和評估位置處的減小溫度是彼此成比例的。然后，例如，注意在“重新啟動(dòng)a”時(shí)檢測溫度的減小溫度ts_dna與評估位置的估計(jì)溫度的減小溫度tx_dna之間的關(guān)系。

注意，下標(biāo)“a”表示在“重新啟動(dòng)a”時(shí)的值，以區(qū)別于后面描述的在“重新啟動(dòng)b”時(shí)的值。將基本上使用不包括下標(biāo)a、b的符號來給出公式的描述。

返回圖9，在重新啟動(dòng)時(shí)，減法器95從停止時(shí)的檢測溫度tso減去重新啟動(dòng)時(shí)的檢測溫度ts，以計(jì)算檢測溫度的減小溫度ts_dn。乘法器97將檢測溫度的減小溫度ts_dn乘以預(yù)先確定的比例系數(shù)kc，以計(jì)算評估位置的估計(jì)溫度的減小溫度tx_dn。比例系數(shù)kc是根據(jù)實(shí)驗(yàn)值等在先設(shè)定的。評估位置的估計(jì)溫度的減小溫度tx_dn由公式(5)表示：

tx_dn＝kc×ts_dn＝kc×(tso-ts)···(5)

在加法器-減法器98中，從停止時(shí)的評估位置的估計(jì)溫度txo減去評估位置的估計(jì)溫度的減小溫度tx_dn，并且進(jìn)一步加上在重新啟動(dòng)時(shí)由于通電而引起的增加溫度δti，以計(jì)算在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的估計(jì)溫度tx_est。就是說，比較示例的估計(jì)溫度tx_est由公式(6)表示：

tx_est＝txo-tx_dn+δti···(6)

在圖10中，認(rèn)為“增加溫度δti≈0”。在重新啟動(dòng)a時(shí)，即使通過比較示例的計(jì)算方法，也能夠幾乎正確地估計(jì)評估位置的估計(jì)溫度tx_esta。

另一方面，“重新啟動(dòng)b”是下述情形：檢測位置的溫度和評估位置的溫度兩者均減小至等于環(huán)境溫度t_env的溫度，并且此后與環(huán)境溫度t_env的增加相關(guān)聯(lián)地再次增加。此時(shí)，檢測溫度tsb和評估位置的真實(shí)溫度txb幾乎是相同的溫度。

在這種情況下，檢測溫度的減小溫度ts_dnb是小了與環(huán)境溫度的增加δt_env對應(yīng)的量的值。出于該原因，通過與在重新啟動(dòng)a時(shí)的公式相同的公式(5)所獲得的評估位置的估計(jì)溫度的減小溫度tx_dnb被計(jì)算為過小，并且與真實(shí)值不一致。因此，通過公式(6)計(jì)算的估計(jì)溫度tx_estb也是錯(cuò)誤值。

因此，在通過比較示例基于估計(jì)溫度tx_estb來計(jì)算電流限制值ilim時(shí)，電機(jī)80的通電被控制在沒有反映評估位置的真實(shí)溫度txb的狀態(tài)。在圖10的重新啟動(dòng)b時(shí)，評估位置的估計(jì)溫度tx_estb被估計(jì)為高于實(shí)際值，從而導(dǎo)致電流指令值i*被過度地限制，引起電機(jī)80的輸出性能無意義地惡化。另一方面，在停止時(shí)段期間環(huán)境溫度t_env減小的情形下重新啟動(dòng)時(shí)，評估位置的估計(jì)溫度tx_estb被估計(jì)為低于實(shí)際值，從而導(dǎo)致電流指令值i*未被充分限制，并且元件可能超過熱阻限制，發(fā)生故障。

簡而言之，比較示例的溫度估計(jì)單元90對重新啟動(dòng)時(shí)的溫度估計(jì)是基于在停止時(shí)段期間環(huán)境溫度t_env是穩(wěn)定的假設(shè)而實(shí)現(xiàn)的，而在環(huán)境溫度t_env變化時(shí)不能執(zhí)行正確的估計(jì)。

相反，在第一實(shí)施方案的溫度估計(jì)單元30的溫度估計(jì)中，即使當(dāng)在停止時(shí)段期間環(huán)境溫度t_env變化時(shí)，也能夠正確地估計(jì)在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的溫度tx。

然后，將參照圖7來描述第一實(shí)施方案的溫度估計(jì)。在比較示例中，基于從停止時(shí)的評估位置的溫度txo起減小的溫度，由一個(gè)溫度檢測器來估計(jì)在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的溫度tx。相反，在第一實(shí)施方案中，由兩個(gè)溫度檢測器基于與作為參考的第一檢測溫度ts1的溫度差來估計(jì)在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的溫度tx。

圖7示出了在與比較示例的圖10類似的情形下，在“重新啟動(dòng)a”時(shí)和在“重新啟動(dòng)b”時(shí)的溫度估計(jì)的具體示例。

在停止時(shí)，評估位置的估計(jì)溫度txo是最高的，第二檢測溫度ts2o處于中間，并且第一檢測溫度ts1o是最低的。圖6的減法器33、34計(jì)算在停止時(shí)“第一檢測溫度ts1o和第二檢測溫度ts2o之間的溫度差δtso”以及在停止時(shí)“第一檢測溫度ts1o和評估位置的估計(jì)溫度txo之間的溫度差δtxo”。

在電流供給停止之后，在第一溫度檢測器和第二溫度檢測器的檢測位置以及評估位置處的真實(shí)溫度分別地如實(shí)線、虛線和雙點(diǎn)劃線所示逐漸地減小。

在“重新啟動(dòng)a”時(shí)，“在停止時(shí)第一檢測溫度ts1o和第二檢測溫度ts2o之間的溫度差δtso”與“在重新啟動(dòng)a時(shí)第一檢測溫度ts1a和第二檢測溫度ts2a之間的溫度差δtsa”的比通過公式(2)被計(jì)算為估計(jì)的增益ka。

再者，通過公式(3)，“在停止時(shí)第一檢測溫度ts1o和評估位置的估計(jì)溫度txo之間的溫度差δtxo”乘以估計(jì)的增益ka，以計(jì)算“在重新啟動(dòng)a時(shí)第一檢測溫度ts1和非通電狀態(tài)的評估位置的估計(jì)溫度之間的溫度差δtxa”。

類似于圖10，在圖8中也認(rèn)為“增加溫度δti≈0”。然后，通過公式(4)，在重新啟動(dòng)a時(shí)將溫度差δtxa與第一檢測溫度ts1a相加，從而實(shí)現(xiàn)對在重新啟動(dòng)a時(shí)評估位置的溫度tx_esta的正確估計(jì)。

在重新啟動(dòng)b時(shí)，第一檢測溫度ts1b、第二檢測溫度ts2b和評估位置的真實(shí)溫度txb幾乎是相同的溫度。因?yàn)榈谝粰z測溫度ts1b和第二檢測溫度ts2b之間的溫度差δtsb是0，所以通過公式(2)計(jì)算的估計(jì)的增益kb是0。通過公式(3)乘以估計(jì)的增益kb所計(jì)算的溫度差δtxb也是0。

相應(yīng)地，可以使通過公式(4)計(jì)算的在重新啟動(dòng)b時(shí)評估位置的估計(jì)溫度tx_estb等于在重新啟動(dòng)b時(shí)的第一檢測溫度ts1b。因此，在第一實(shí)施方案中，可以正確地估計(jì)在重新啟動(dòng)b時(shí)評估位置的溫度tx_estb，而不受環(huán)境溫度t_env變化的影響。

因此，通過基于第一實(shí)施方案的估計(jì)溫度tx_estb來計(jì)算電流限制值ilim，可能適當(dāng)?shù)胤乐乖墓收?，并且控制電機(jī)80的通電，同時(shí)保持電機(jī)80的輸出盡可能高。

例如，與用于穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的電機(jī)相比，需要電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向輔助電機(jī)迅速地輸出大的轉(zhuǎn)矩。再者，電機(jī)控制裝置10要被安裝的位置通常是在空間和不利于熱輻射方面嚴(yán)格受限的環(huán)境。此外，因?yàn)樾枰呖煽啃?，所以?shí)現(xiàn)對元件故障的適當(dāng)防止和保持盡可能高的電機(jī)80的輸出特別重要。因此，可以通過本實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置10高效地發(fā)揮正確地估計(jì)在重新啟動(dòng)時(shí)評估位置的溫度tx的作用，而不受環(huán)境溫度t_env變化的影響。

再者，如上所述，檢測散熱器20的溫度ths的溫度檢測器12優(yōu)選地用作第一溫度檢測器，其中散熱器20的溫度ths是最低的并且穩(wěn)定的溫度。因此，可能使用作估計(jì)的參考的第一檢測溫度ts1相對地穩(wěn)定。

此外，假設(shè)如下配置：其設(shè)置有檢測控制電路ic40、驅(qū)動(dòng)電路ic50、或者嵌入ic封裝中的開關(guān)元件61至66中的每個(gè)的溫度的溫度檢測器14、15或16。在該配置中，溫度檢測器14、15、16中的每個(gè)優(yōu)選地設(shè)置在ic封裝內(nèi)而不是被設(shè)置在襯底11上的ic引線附近。因此，可能防止溫度檢測器14、15、16在彎曲應(yīng)力施加至襯底11時(shí)或者在一些其他時(shí)間落下。因此提高了可靠性。

(第二實(shí)施方案)

將參照圖1至圖8來描述第二實(shí)施方案的電機(jī)控制裝置。第二實(shí)施方案估計(jì)多個(gè)評估位置的溫度。溫度估計(jì)單元30包括估計(jì)三個(gè)評估位置(1)、(2)、(3)的溫度的溫度估計(jì)單元301、302、303。電流控制單元41還包括在圖3的電流限制值計(jì)算單元43和電流指令值限制單元45之間的min選擇單元44。

溫度估計(jì)單元301、302、303通常獲取第一檢測溫度ts1、第二檢測溫度ts2和電機(jī)電流im。再者，溫度估計(jì)單元301、302、303通常存儲停止時(shí)的第一檢測溫度ts1o和第二檢測溫度ts2o，并且分別地存儲在停止時(shí)相應(yīng)的評估位置的溫度txo1、txo2、txo3?；谶@些信息，溫度估計(jì)單元301、302、303通過與第一實(shí)施方案中的計(jì)算類似的計(jì)算來估計(jì)在電流控制單元41重新啟動(dòng)時(shí)各個(gè)評估位置(1)、(2)、(3)的溫度tx_est1、tx_est2、tx_est3。

電流控制單元41的電流限制值計(jì)算單元43包括分別對應(yīng)于溫度估計(jì)單元301、302、303的電流限制值計(jì)算單元431、432、433。電流限制值計(jì)算單元431、432、433通過圖等來設(shè)定對應(yīng)于估計(jì)溫度tx_est1、tx_est2、tx_est3的電流限制值ilim1、ilim2、ilim3，并且將它們輸出至min選擇單元44。此時(shí)，針對每個(gè)評估位置可以使用不同的圖。

min選擇單元44從電流限制值ilim1、ilim2、ilim3中選擇最小值ilim_min，并且將最小值ilim_min輸出至電流指令值限制單元45。電流指令值限制單元45通過電流限制值的最小值ilim_min來限制電流指令值i*。

如此所描述的，在第二實(shí)施方案中，基于多個(gè)評估位置的估計(jì)溫度來限制電流指令值i*，因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的每部分的溫度信息可以全部被反映至與通電相關(guān)聯(lián)的發(fā)熱的抑制。再者，從優(yōu)先故障安全的觀點(diǎn)來看，通過電流限制值的最小值ilim_min來限制電流指令值i*，因此可能防止由于發(fā)熱而引起的元件的故障。

(其他實(shí)施方案)

(i)在圖1中，檢測散熱器20的溫度ths的溫度檢測器12安裝在襯底11上與散熱器20接觸的地通道部分中。再者，檢測電機(jī)80的溫度tm的溫度檢測器18安裝在襯底11上與相線81、82、83中的每個(gè)連接的電流通道附近。本公開不限于這樣的配置，并且溫度檢測器12、18可以布置在遠(yuǎn)離襯底11的位置，并且可以經(jīng)由信號線等將檢測溫度ths、tm傳輸至溫度估計(jì)單元30。

(ii)圖1示出了通過作為“電力轉(zhuǎn)換器”的逆變器來驅(qū)動(dòng)三相ac電機(jī)的系統(tǒng)。除此之外，本公開的電機(jī)控制裝置可以應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)四相或者更多相的ac電機(jī)的系統(tǒng)。再者，該電機(jī)控制裝置可以應(yīng)用于使用作為“電力轉(zhuǎn)換器”的h橋來驅(qū)動(dòng)dc電機(jī)的系統(tǒng)。

(iii)認(rèn)為下述配置具有在電機(jī)被選作評估位置時(shí)、襯底上的檢測溫度與電機(jī)的估計(jì)溫度之間的相關(guān)性高的傾向：作為電機(jī)和電機(jī)控制裝置的物理布置，電機(jī)和電機(jī)控制裝置如同所謂的機(jī)電集成系統(tǒng)或聯(lián)合系統(tǒng)一樣被相鄰地布置。然而，即使在電機(jī)和電機(jī)控制裝置通過線纜連接的機(jī)電分離系統(tǒng)中，當(dāng)襯底上的檢測溫度與電機(jī)的估計(jì)溫度之間存在一定程度的相關(guān)性時(shí)，通過以上實(shí)施方案來估計(jì)電機(jī)的溫度也是有效的。

(iv)第二溫度檢測器理想地檢測下述區(qū)域的溫度：該區(qū)域具有比第一溫度檢測器的檢測位置的熱容更小并且其他溫度估計(jì)單元(每個(gè)均可以是評估位置)的熱容更大的熱容。例如，第一溫度檢測器可以檢測具有最大的熱容的散熱器20的溫度，并且第二溫度檢測器可以檢測具有第二大的熱容的電機(jī)80的溫度。因?yàn)榫哂斜绕渌麥囟裙烙?jì)區(qū)域的熱容更大的熱容的區(qū)域冷卻更慢，因此當(dāng)其他區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域在根據(jù)以上實(shí)施方案的溫度估計(jì)中作為評估位置時(shí)，評估位置的溫度也不會(huì)被估計(jì)低。

(v)電流控制單元不受限于根據(jù)評估位置的估計(jì)溫度來可變地設(shè)定電流限制值的配置。當(dāng)評估位置的估計(jì)溫度超過預(yù)先確定的值時(shí)，根據(jù)電機(jī)系統(tǒng)的屬性，可以停止系統(tǒng)的操作或者可以執(zhí)行通過冷卻風(fēng)扇等的強(qiáng)制冷卻。

(vi)用于估計(jì)增加溫度的電流值不限于電流檢測器獲得的檢測值，而是可以使用估計(jì)值。例如，可以基于通過電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)數(shù)目所計(jì)算的逆變器輸入電壓和逆變器電力來估計(jì)在逆變器中流動(dòng)的電流。

雖然參照其實(shí)施方案描述了本公開，但是應(yīng)當(dāng)理解本公開不限于這些實(shí)施方案和構(gòu)造。本公開旨在覆蓋各種修改和等效的布置。此外，包括更多元件、包括更少元件或者僅包括一個(gè)元件的各種組合和配置、其他的組合和配置也在本公開的精神和范圍內(nèi)。