电动助力转向装置的制作方法
本发明涉及具有对多相电动机的线圈温度进行估计的功能的电动助力转向装置，尤其涉及一种电动助力转向装置，该电动助力转向装置能够考虑由于线圈间的温度差而产生的传热现象、以及线圈与控制基板间的传热现象来估计线圈温度。
背景技术：
利用电动机的旋转力将转向辅助力(辅助扭矩)赋予给车辆的转向系统的电动助力转向装置(eps)，将电动机的驱动力经由减速机构并通过齿轮或皮带等传送机构作为转向辅助力施加到转向轴或齿条轴，进行辅助控制。为了准确地产生辅助扭矩，这样的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之差变小，一般来说，通过调整pwm(脉冲宽度调制)控制的占空比(dutyratio)来进行电动机外加电压的调整。
参照图1中对电动助力转向装置的一般结构进行说明。转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴、方向盘轴)2经过构成减速机构的减速齿轮(蜗轮)3、万向节4a和4b、齿条齿轮机构5、转向横拉杆6a和6b，再经由轮毂单元7a和7b与转向车轮8l和8r相连接。此外，柱轴2被插入有扭力杆，设有利用扭力杆的扭转角检测转向盘1的转向角θ的转向角传感器14、以及检测转向扭矩th的扭矩传感器10，辅助转向盘1的转向力的电动机20经由减速齿轮3与柱轴2相连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元(ecu)30供给电力，并且经过点火开关11，点火信号被输入到所述控制单元(ecu)30中。控制单元30根据由扭矩传感器10检测出的转向扭矩th、以及由车速传感器12检测出的车速vel来进行辅助控制指令的电流指令值的运算，根据对电流指令值实施补偿等后得到的电压控制指令值vref来控制提供给电动机20的电流。
另外，转向角传感器14不是必须的，也可以不设置转向角传感器14，此外，还能够从与电动机20相连接的分解器等的转向角传感器取得转向角。
控制单元30与用于收发车辆的各种信息的can(controllerareanetwork：控制器区域网络)40连接，还能够从can40接收车速vel。此外，控制单元30还能够与收发can40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非can41连接。
控制单元30主要由cpu(也包括mpu、mcu等)构成，该cpu内部由程序执行的一般功能如图2所示。
参照图2对控制单元30进行说明，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩th、以及由车速传感器12检测出的(或者来自can40的)车速vel被输入到对电流指令值iref1进行运算的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31根据所输入的转向扭矩th和车速vel，使用辅助图(assistmap)等，运算出作为提供给电动机20的电流的控制目标值的电流指令值iref1。电流指令值iref1经过加法单元32a被输入到电流限制单元33中，限制了最大电流的电流指令值irefm被输入到减法单元32b中，运算出与反馈的电动机电流im之间的偏差i(＝irefm-im)，该偏差i被输入到用于转向动作的特性改善的pi(比例积分)控制单元35中。由pi控制单元35进行特性改善后的电压控制指令值vref被输入到pwm控制单元36中，再经由逆变器37对电动机20进行pwm驱动。电动机20的电动机电流im由电动机电流检测器38检测出并反馈给减法单元32b。逆变器37由作为半导体开关元件的fet的桥式电路构成。
电动机20与分解器等的旋转角传感器21相连接，从旋转角传感器21检测出旋转角θ并输出。
此外，在加法单元32a中对来自补偿信号生成单元34的补偿信号cm进行加法运算，利用补偿信号cm的加法运算进行转向系统的特性补偿，以改善收敛性和惯性特性等。在补偿信号生成单元34中，由加法单元344对自对准扭矩(sat)343和惯性342进行加法运算，再由加法单元345将该相加结果与收敛性341相加，将加法单元345的相加结果作为补偿信号cm。
在电动机20是三相无刷电动机的情况下，pwm控制单元36和逆变器37的详细情况例如构成为图3所示的结构，pwm控制单元36由如下部分构成：占空比运算单元36a，其依照规定式根据电压控制指令值vref运算出三个相的pwm占空比值d1～d6；和栅极驱动单元36b，其利用pwm占空比值d1～d6驱动作为驱动元件的fet的栅极，并且进行死区时间的补偿，进行导通/切断(on/off)。逆变器37由作为半导体开关元件的fet的三相桥(fet1～fet6)构成，通过利用pwm占空比值d1～d6进行导通/关断(on/off)来驱动电动机20。此外，对于逆变器37与电动机20之间的电力供给线，用于进行电力供给(on)或切断(off)的电动机继电器39与各相连接。
在这样的电动助力转向装置中，根据转向状况，有时会有较大的电流流过电动机(例如，在静止状态下，长时间保持转向盘的端部接触锁定状态的情况等)，当电动机内的线圈(电动机线圈)达到例如180℃以上的高温时，会发生线圈破损等问题。由此，从车辆的安全方面考虑，需要采取针对线圈过热的对策，为此需要估计或测定线圈的温度(线圈温度)。但是，由于线圈温度难以直接测定，因此提出了估计线圈温度的方法。
例如，在日本特许第5211618号公报(专利文献1)中，考虑多相线圈间的传热现象和电动机旋转速度之间的关系、散热系数和电动机旋转速度的关系来构建温度估计模型并估计线圈温度。具体而言，根据电动机旋转速度的变化确定多相电动机的任意相线圈与外部空气环境、以及任意相与其它相之间的传热系数，使用基板温度或各相电流(或电流指令值)来估计电动机的各相线圈或磁铁的温度。此外，在日本特许第4483298号公报(专利文献2)中，利用电动机的发热与电动机线圈中通电的电流的平方值的累计值成比例、以及受电动机线圈的散热(冷却)的影响的电动机线圈的温度变化在实用上的适用温度范围(-40～180℃)中具有一阶滞后函数的关系来估计电动机线圈的温度。具体而言，在将电动机线圈中通电的电流值进行平方积分而平均化后，使其通过一阶滞后函数两次，由此进行电动机线圈的温度估计。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5211618号公报
专利文献2：日本特许第4483298号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
然而，在专利文献1中，考虑了各相线圈间的热传递，使用ecu的温度作为输入数据，但是没有考虑各相线圈与ecu间的热传递，因此，存在由于来自ecu的影响而导致估计温度产生误差的可能性。专利文献2没有特别考虑来自ecu的影响，因此，比专利文献1的装置更有可能由于来自ecu的影响而导致估计温度产生误差。
此外，近年来，使用即使发生电动机故障(包括异常)也能够继续电动机动作这样的、具有多系统电动机绕组的电动机的情况正在增加。例如，在具有双系统的电动机绕组的电动机中，定子的线圈被分为双系统(u1～w1相和u2～w2相)，即使一个系统失效，也能够通过剩余的一个系统使转子旋转，从而能够继续进行辅助控制。在这样的情况下，与辅助控制同样，期望也能够继续进行线圈温度的估计。
本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供一种电动助力转向装置，针对多相电动机，除了考虑线圈间的传热现象之外，还考虑控制基板与线圈间的传热现象，从而能够进行更高精度的线圈温度的估计。此外，在电动机具有多个系统的电动机绕组的情况下，任意的系统发生异常都能够进行线圈温度的估计。
用于解决课题的手段
本发明涉及具备对具有双系统电动机绕组的多相电动机进行控制的控制基板的电动助力转向装置，本发明的上述目的是通过具备如下部分而实现的：温度传感器，其检测所述控制基板的基板温度；和线圈温度估计单元，其根据所述多相电动机全部的电动机电流和所述基板温度，基于由于所述全部线圈间的温度差产生的全部线圈间的传热现象、以及所述线圈和所述控制基板间的传热现象来估计全部线圈温度。
本发明涉及具备对具有多系统电动机绕组的多相电动机进行控制的控制基板的电动助力转向装置，本发明的上述目的是通过具备如下部分而实现的：温度传感器，其检测所述控制基板的基板温度；和线圈温度估计单元，其根据所述多相电动机的各相的电动机电流求取所述各相的线圈发热量和所述控制基板的基板发热量，根据所述线圈发热量、所述基板发热量和所述基板温度，基于由于所述各相的线圈间的温度差产生的所述各相之间的传热现象、以及所述线圈与所述控制基板间的传热现象来估计所述各相的线圈温度，所述线圈温度估计单元在任意的系统发生异常的情况下，根据对在正常系统中求出的所述线圈发热量和所述基板发热量进行校正后得到的校正线圈发热量和校正基板发热量以及所述基板温度来估计所述线圈温度。
此外，本发明涉及具备控制多相电动机的控制基板的电动助力转向装置，本发明的上述目的是通过具备如下部分而实现的：温度传感器，其检测所述控制基板的基板温度；和线圈温度估计单元，其根据所述多相电动机的各相的电动机电流和所述基板温度，根据由于所述各相的线圈间的温度差产生的所述各相间的第1传热现象、以及从所述线圈向所述控制基板的第2传热现象来估计所述各相的线圈温度。
发明效果
根据本发明的电动助力转向装置，使用除了考虑由于线圈间的温度差而产生的传热现象之外还考虑线圈与控制基板间的传热现象的关系式来估计线圈温度，因此能够进行更高精度的温度估计。此外，在电动机具有多系统的电动机绕组的情况下，即使任意的系统发生异常，也能够利用正常系统的发热量的校正等来估计线圈温度，因此能够简单地估计温度。
附图说明
图1是示出电动助力转向装置的概要的结构图。
图2是示出电动助力转向装置的控制单元(ecu)的结构例的框图。
图3是示出电动助力转向装置的电动机控制单元的结构例的线图。
图4是示出能够适用本发明的电动机的结构例的一方的剖视图。
图5是示出能够适用本发明的电动机绕组结构例的示意图。
图6是示出本发明的结构例(第1实施方式)的框图。
图7是用包含中心轴的假想平面剖切电动机的结构而示意性地示出的剖视图。
图8是功率电路基板的仰视图。
图9是示出电流控制单元的结构例的框图。
图10是示出电动机驱动单元和电动机电流切断电路的结构例的框图。
图11是示出线圈温度估计单元的结构例(第1实施方式)的框图。
图12是示出线圈温度运算单元的结构例(第1实施方式)的框图。
图13是示出本发明的动作例(第1实施方式)的一部分的流程图。
图14是示出电压指令值计算的动作例(第1实施方式)的流程图。
图15是示出线圈温度估计的动作例(第1实施方式)的流程图。
图16是示出线圈温度运算单元的结构例(第2实施方式)的框图。
图17是示出线圈温度估计单元的结构例(第3实施方式)的框图。
图18是示出线圈温度运算单元的结构例(第3实施方式)的框图。
图19是示出线圈温度运算单元的结构例(第4实施方式)的框图。
图20是示出本发明的结构例(第5实施方式)的框图。
图21是示出线圈温度估计单元的结构例(第5实施方式)的框图。
图22是示出线圈温度运算单元的结构例(第5实施方式)的框图。
图23是示出线圈温度估计的动作例(第5实施方式)的流程图。
图24是示出线圈温度运算单元的结构例(第6实施方式)的框图。
图25是示出本发明的结构例(第7实施方式)的框图。
图26是示出线圈温度运算单元的结构例(第7实施方式)的框图。
图27是示出线圈温度估计的动作例(第7实施方式)的流程图。
图28是示出线圈温度运算单元的结构例(第8实施方式)的框图。
具体实施方式
在本发明中，对于多相电动机中的各相(u相、v相、w相)的线圈的温度(线圈温度)的估计，根据各相间的传热现象(热传导、热辐射、热对流等)、以及各线圈与控制单元(ecu)的基板(控制基板)间的传热现象来进行。在多相电动机中，由于各相的线圈中所通电的电流(电动机电流)的偏差等而导致各线圈中的发热量产生差异，由此在各线圈间产生温度差。由于该温度差，在各相间、以及各线圈和外部空气环境之间产生传热现象，但是，在控制基板与各线圈之间也产生温度差，通常，由于控制基板与电动机接近，因此，在控制基板与各线圈和外部空气环境之间也会产生传热现象。在本发明中，例如用频率特性来表示该传热现象，将发热量和线圈温度之间的关系表示为数学表达式，根据电动机电流求出发热量，从而使用电动机电流和控制基板的温度(基板温度)来估计线圈温度。此外，在多相电动机具有多系统的电动机绕组的情况下，在本发明的一个方面中，还考虑与其它系统的线圈之间的传热现象来估计线圈温度。此外，在任意的系统发生异常(包括故障)的情况下，使异常的系统的电动机电流为0而估计线圈温度。在本发明的另一个方面中，在任意的系统发生异常的情况下，例如使用增益乘法运算对根据正常的系统的电动机电流求出的发热量进行校正，根据校正后的发热量来估计线圈温度。通过这些处理，在正常时以及异常时的任一方，都能够进行简单且精度良好的温度估计。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
在本实施方式中，作为多相电动机具有多系统的电动机绕组的情况，设想了三相电动机具有双系统的电动机绕组的情况。首先，参照图4和图5中说明该电动机的例子。另外，本电动机是电动电动机，在以下内容中，仅作为“电动机(motor)”进行说明。
如图4所示，三相电动机200具有spm(surfacepermanentmagnet：表面永磁体)电动机的结构，所述spm电动机具有：定子12s，其在内周面具有作为向内侧突出形成而形成槽sl的磁极的齿t；和8极的表面磁铁型的转子12r，其在表面配置有永久磁铁pm，该永久磁铁pm在该定子12s的内周侧配置成与齿t相对且旋转自如。这里，将定子12s的齿t的数量设定为相数×2n(n为2以上的整数)，例如n＝2，构成为8极12槽的结构。另外，极数和槽数不限于8极和12槽。
并且，在定子12s的槽sl中，在图5所示的双系统中卷装有该双系统各自的同相的磁极与转子磁铁为同相位的作为多相电动机绕组的第1三相电动机绕组l1和第2三相电动机绕组l2。第2三相电动机绕组l1由u相线圈u1、v相线圈v1和w相线圈w1的一端彼此连接而形成星形结线，各相线圈u1、v1和w1的另一端与电动助力转向装置的ecu连接，被独立地供应电动机驱动电流i1u、i1v和i1w。
在各相线圈u1、v1和w1上分别形成有两个线圈单元u1a和u1b、v1a和v1b以及w1a和w1b。这些线圈单元u1a、v1a和w1a以集中卷绕的方式卷装在位置形成正三角形的齿t10、t2和t6上。此外，线圈单元u1b、v1b和w1b与齿t10、t2和t6以集中卷绕的方式卷装在位于沿顺时针方向分别移动90°后得到的位置的齿t1、t5和t9上。
此外，第2三相电动机绕组l2由u相线圈u2、v相线圈v2和w相线圈w2的一端彼此连接而形成星形结线，各相线圈u2、v2和w2的另一端与电动助力转向装置的ecu连接，被独立地供应电动机驱动电流i2u、i2v和i2w。
在各相线圈u2、v2和w2上分别形成有两个线圈单元u2a和u2b、v2a和v2b以及w2a和w2b。这些线圈单元u2a、v2a和w2a以集中卷绕的方式被卷装在位置形成正三角形的齿t4、t8和t12上。此外，线圈单元u2b、v2b和w2b与齿t4、t8和t12以集中卷绕的方式被卷装在位于沿顺时针方向分别移动90°而得到的位置的齿t7、t11和t3上。
并且，各相线圈u1～w1的线圈单元u1a和u1b、v1a和v1b以及w1a和w1b、以及各相线圈u2～w2的线圈单元u2a和u2b、v2a和v2b以及w2a和w2b以通电电流的方向为同一方向的方式被卷装在夹着各齿t的槽sl中。
这样，第1三相电动机绕组l1的各相线圈u1～w1的线圈单元u1a和u1b、v1a和v1b以及w1a和w1b、以及第2三相电动机卷线l2的各相线圈u2～w2的线圈单元u2a和u2b、v2a和v2b以及w2a和w2b被卷装彼此不同的12个齿上。
参照图6说明本发明的实施方式的结构例(第1实施方式)，其中，在从单独的逆变器对具有这样的双系统绕组的三相电动机供应电流且一方的逆变器的开关单元发生了不能导通的off故障(开路故障)或on故障(短路故障)的情况下，确定发生故障的开关单元，控制除故障开关单元外的开关单元，控制包括故障开关单元的故障逆变器以外的正常逆变器，并且继续线圈温度的估计。另外，在以下内容中，设三相电动机卷线l1的系统为“系统1”，三相电动机卷线l2的系统为“系统2”。
在本实施方式中，成为线圈温度估计的对象的是图7中的用圆圈示出的部分的线圈。图7是用包含中心轴zr的假想平面剖切三相电动机200的结构而示意性地示出的剖视图。三相电动机200具备旋转角传感器(分解器)21、壳体22、轴承23和24、转子50以及定子60。分解器21具备分解器转子21a和分解器定子21b，由端子台25支承。壳体22包括筒状壳体22a和前托架22b，在筒状壳体22a上，在与前托架22b相反侧的端部形成有底部22c以封闭该端部。轴承23以能够旋转的方式支承作为配置在筒状壳体22a的内侧的转子50的一部分的轴51的一端，轴承24以能够旋转的方式支承轴51的另一端，由此，轴51以中心轴zr为中心旋转。转子50包括轴51、转子轭(rotoryoke)52和磁体53。定子60包括筒状的定子铁心61和线圈(励磁线圈)63，励磁线圈63卷绕在定子铁心61上。定子铁心61包括多个分割铁心62，在分割铁心62的齿(未图示)的外周,经由绝缘体(用于将励磁线圈63和分割铁芯62绝缘的部件)64集中卷绕有励磁线圈63。然后，如上所述，估计出励磁线圈63中的用圆圈示出的部分的线圈的温度。
在图6中，温度传感器105检测控制基板的温度，作为基板温度te输出。作为温度传感器105，只要能够检测并搭载基板温度te即可，例如使用热敏电阻。ecu30具备彼此保持规定的间隔而平行地配设的功率电路基板和控制电路基板作为控制基板。图8示出功率电路基板30a的底面侧，温度传感器(热敏电阻)105检测出安装在功率电路基板30a的上表面侧的fet的三相桥(fet1～fet6)的温度作为基板温度te。在功率电路基板30a的底面侧配设有继电器电路71、噪声对策用的线圈72以及电源平滑用的电解电容器73a和73b，此外，在与fet1～fet6的下表面相对的位置分别形成有贯穿功率电路基板30a的通孔74，在这些通孔74中分别压入有作为热传导部件的圆板状的铜币(coppercoin)75。热敏电阻105经由绝缘性的热传导润滑脂(未图示)与接触fet1～fet6的铜币75的下表面相连接，因此能够减小与fet1～fet6之间的热阻，从而能够以低热阻将fet1～fet6的发热温度传递至热敏电阻105，从多个fet1～fet6到热敏电阻105的热阻的偏差变小，从而能够正确地测定fet1～fet6的温度。另外，虽然在图8中未图示，但是在本实施方式中，由mcu、asic等5v系信号的设备构成的控制电路基板相对于功率电路基板30a保持规定的间隔而平行地配设。
第1实施方式具备计算按系统的电流指令值i1＊和i2＊的电流指令值运算单元130，并且，按照每个系统具备：分别限制电流指令值i1＊和i2＊的最大电流以根据电流指令值i1＊和i2＊对三相电动机200进行驱动控制的电流限制单元150a和150b、计算电压指令值的电流控制单元160a和160b、输入电压指令值的电动机驱动单元170a和170b、插入于电动机驱动单元170a和170b的输出侧与三相电动机200的第1电动机绕组l1和第2电动机绕组l2之间的电动机电流切断电路180a和180b。此外，本实施方式还具备与电动机电流切断电路180a和180b相连接的异常检测电路181a和181b，具备异常检测单元140，该异常检测单元140根据来自异常检测电路181a和181b的输出以及来自电流控制单元160a和160b的输出检测异常。还具备温度传感器105和线圈温度估计单元110以估计线圈温度，还具备过热处理单元120，该过热处理单元120根据所估计的线圈温度检测线圈的过热。
三相电动机200具备检测转子的旋转角的霍尔元件等旋转角传感器21，来自旋转角传感器21的检测值被输入到电动机旋转角检测电路101，由电动机旋转角检测电路检测出电动机旋转角(电角度)θe，电动机旋转角θe被输入到电动机角速度运算单元102，由电动机角速度运算单元102计算出电动机角速度ωe。此外，从作为直流电源的电池103经过噪声滤波器104将直流电流提供给电动机驱动单元170a和170b。
电流指令值运算单元130与图2所示的电流指令值运算单元31同样地，根据转向扭矩th和车速vel，使用辅助图等运算出电流指令值。在本实施方式中，系统1和系统2均等地驱动三相电动机200，将驱动所需的电流指令值2等分，作为按系统的电流指令值i1＊和i2＊输出。另外，与图2所示的结构例同样，也可以追加补偿信号生成单元34，将来自补偿信号生成单元34的补偿信号cm与电流指令值相加。
电流限制单元150a和150b与图2所示的电流限制单元33同样，分别限制电流指令值i1＊和i2＊的最大电流，输出电流指令值i1m＊和i2m＊。
电流控制单元160a基于电流指令值i1m＊、从电动机驱动单元170a反馈的三个相的电动机电流(u相电动机电流i1u、v相电动机电流i1v、w相电动机电流i1w)、电动机旋转角θe和电动机角速度ωe计算出对电动机驱动单元170a的三个相的电压指令值(u相电压指令值v1u＊、v相电压指令值v1v＊、w相电压指令值v1w＊)。
图9示出电流控制单元160a的结构例。电流控制单元160a具备dq轴电流指令值计算单元161a、二相/三相变换单元162a、pi控制单元163a、164a、165a以及减法单元166a、167a、168a。dq轴电流指令值计算单元161a根据电流指令值i1m＊和电动机角速度ωe计算出作为dq旋转坐标系的电流指令值的d轴电流指令值id1＊和q轴电流指令值iq1＊。例如，通过在日本特许第5282376号公报中记载的由d-q轴电流指令值计算单元执行的方法等计算出d轴电流指令值id1＊和q轴电流指令值iq1＊。计算时，在需要相对于电动机的机械角的电动机角速度的情况下，根据相对于电角度的电动机角速度ωe进行计算。二相/三相变换单元162a使用电动机旋转角θe，利用空间矢量调制(空间矢量变换)将由d轴电流指令值id1＊和q轴电流指令值iq1＊构成的两相的电流指令值变换为uvw固定坐标系的三个相的电流指令值(u相电流指令值i1u＊、v相电流指令值i1v＊、w相电流指令值i1w＊)。三个相的电流指令值被输入到异常检测单元140中，并且分别被相加输入到减法单元166a、167a和168a中。从电动机驱动单元170a反馈的三个相的电动机电流(u相电动机电流i1u、v相电动机电流i1v、w相电动机电流i1w)被相减输入到减法单元166a、167a和168a中，分别求出三个相的电流指令值与三个相的电动机电流之间的偏差δiu、δiv和δiw，各偏差被分别输入到pi控制单元163a、164a和165a中。pi控制单元163a、164a和165a与图2所示pi控制单元35同样，根据偏差δiu、δiv和δiw分别求出三个相的电压指令值(u相电压指令值v1u＊、v相电压指令值v1v＊、w相电压指令值v1w＊)。
电流控制单元160b利用与电流控制单元160a相同的结构和动作，根据电流指令值i2m＊、从电动机驱动单元170b反馈的三个相的电动机电流(u相电动机电流i2u、v相电动机电流i2v、w相电动机电流i2w)，根据电动机旋转角θe和电动机角速度ωe计算出针对电动机驱动单元170b的三个相的电压指令值(u相电压指令值v2u＊、v相电压指令值v2v＊、w相电压指令值v2w＊)。在电流控制单元160b内计算出的三个相的电流指令值(u相电流指令值i2u＊、v相电流指令值i2v＊、w相电流指令值i2w＊)也被输入到异常检测单元140中。
异常检测单元140除了被输入u相电流指令值i1u＊、v相电流指令值i1v＊和w相电流指令值i1w＊以及u相电流指令值i2u＊、v相电流指令值i2v＊和w相电流指令值i2w＊之外，还被输入由设置在电动机电流切断电路180a和180b与三相电动机200的第1电动机绕组l1和第2电动机绕组l2之间的异常检测电路181a和181b检测出的电动机电流检测值i1ud、i1vd、i1wd和i2ud、i2vd、i2wd。这里，图10(a)示出电动机驱动单元170a和电动机电流切断电路180a的结构例，图10(b)示出电动机驱动单元170b和电动机电流切断电路180b的结构例。电动机驱动单元170a和170b分别被输入从电流控制单元160a输出的三个相的电压指令值v1u＊、v1v＊和v1w＊和从电流控制单元160b输出的三个相的电压指令值v2u＊、v2v＊和v2w＊而形成栅极信号，并且，具备在异常时兼作电流控制单元的栅极驱动电路173a和173b、输入有从这些栅极驱动电路173a和173b输出的栅极信号的逆变器172a和172b、以及电流检测电路171a和171b。异常检测单元140通过分别比较所输入的电动机电流检测值i1ud～i1wd及i2ud～i2wd与三个相的电流指令值i1u＊～i1w＊及i2u＊～i2w＊来进行作为构成逆变器172a和172b的开关元件的场效应晶体管(fet)q1～q6的开路故障(off故障)和短路故障(on故障)的检测。而且，当检测出构成逆变器172a和172b的fet的开路故障或短路故障导致的异常时，对检测出异常的电动机驱动单元170a或170b的栅极驱动电路173a或173b输出异常系统切断指令saa或sab，对线圈温度估计单元110输出异常检测信号ad。例如，在系统1异常的情况下，使ad的值为“1”，在系统2异常的情况下，使ad的值为“2”，在双系统异常的情况下，使ad的值为“3”，以便根据异常检测信号ad获知检测出异常的系统。
当从电流控制单元160a和160b将三个相的电压指令值输入到电动机驱动单元170a和170b内的栅极驱动电路173a和173b的各个时，电动机驱动单元170a和170b内的栅极驱动电路173a和173b分别基于这些电压指令值和三角波的载波信号形成6个pwm信号(栅极信号)，并将这些pwm信号输出至逆变器172a和172b。
此外，栅极驱动电路173a在是没有从异常检测单元140输入异常系统切断指令saa的正常时，对电动机电流切断电路180a输出高电平的3个栅极信号，并且对电源切断电路174a输出高电平的2个栅极信号，在是被输入了异常系统切断指令saa的异常时，对电动机电流切断电路180a同时输出低电平的3个栅极信号，切断电动机电流，并且对电源切断电路174a同时输出低电平的2个栅极信号，切断电池电力。
同样，栅极驱动电路173b在是没有从异常检测单元140输入异常系统切断指令sab的正常时，对电动机电流切断电路180b输出高电平的3个栅极信号，并且对电源切断电路174b输出高电平的2个栅极信号，在是被输入了异常系统切断指令sab的异常时，对电动机电流切断电路180a同时输出低电平的3个栅极信号，切断电动机电流，并且对电源切断电路174b同时输出低电平的2个栅极信号，切断电池电力。
逆变器172a和172b分别经由噪声滤波器104以及电源切断电路174a和174b被输入电池103的电池电流，输入侧与平滑用的电解电容器ca和cb连接。
逆变换器172a和172b具有如下结构：其具有6个作为开关元件的fetq1～q6(相当于图3中的fet1～fet6)，将3个开关臂(在逆变器172a中为sau、sav和saw，在逆变器172b中为sbu、sbv和sbw)并联地连接，在所述3个开关臂上串联地连接了2个fet。然后，通过将从栅极驱动电路173a和173b输出的pwm信号输入到各fetq1～q6的栅极中，从各开关臂的fet间将作为电动机驱动电流的u相电流i1u，i2u、v相电流i1v，i2v以及w相电流i1w，i2w经由电动机电流切断电路180a和180b输入到三相电动机200的第2绕组l1和第2绕组l2中。
虽然在图10中未图示，电动机驱动单元170a和170b内的电流检测电路171a和171b中被输入分流电阻的两端电压，检测出三个相的电动机电流i1u、i1v、i1w和i2u、i2v、i2w，所述分流电阻被插入于逆变器172a和172b的各开关臂与接地之间。
电动机电流切断电路180a具有3个电流切断用的fetqa1、qa2和qa3，电动机电流切断电路180b具有3个电流切断用的fetqb1、qb2和qb3。并且，电动机电流切断电路180a和180b的fetqa1～qa3和qb1～qb3使各自的寄生二极管的阴极为逆变器172a和172b侧，分别连接至同一方向。
此外，电源切断电路174a和174b分别具有如下串联电路结构：两个fetqc1、qc2和qd1、qd2将漏极彼此连接而寄生二极管成为反向。并且，fetqc1和qd1的源极彼此连接而与噪声滤波器104的输出侧连接，fetqc2和qd2的源极与逆变器172a和172b的各fetq1、q2和q3的源极连接。
线圈温度估计单元110除了根据来自温度传感器105的基板温度te之外，还根据来自电动机驱动单元170a和电动机驱动单元170b的三和相的电动机电流来估计系统1的各相的线圈温度tu1’、tv1’和tw1’以及系统2的各相的线圈温度tu2’、tv2’和tw2’。
图11示出线圈温度估计单元110的结构例。线圈温度估计单元110具备电动机电流调整单元111、线圈发热量运算单元112a、112b、112c、112d、112e和112f、基板发热量运算单元113、线圈温度运算单元114以及存储器115a、115b、115c、115d、115e和115f。
这里，对线圈温度估计单元110中的线圈温度的估计方法进行说明。
系统1的各相的线圈的发热量(线圈发热量)qu1、qv1和qw1、以及系统2的各相的线圈的发热量(线圈发热量)qu2、qv2和qw2能够根据电阻中产生的电力的式子求出，但是线圈的电阻(线圈电阻)依赖于该线圈的线圈温度而变化。由此，将线圈电阻作为线圈温度的函数处理，根据下述算式1～算式6计算发热量qu1、qv1、qw1、qu2、qv2和qw2。
算式1
qu1＝ru1(tu1)×iu1(t)2
算式2
qv1＝rv1(tv1)×iv1(t)2
算式3
qw1＝rw1(tw1)×iw1(t)2
算式4
qu2＝ru2(tu2)×iu2(t)2
算式5
qv2＝rv2(tv2)×iv2(t)2
算式6
qw2＝rw2(tw2)×iw2(t)2
这里，ru1(tu1)、rv1(tv1)和rw1(tw1)分别是系统1的u相、v相和w相的线圈电阻，ru2(tu2)、rv2(tv2)和rw2(tw2)分别是系统2的u相、v相和w相的线圈电阻。tu1、tv1和tw1分别是系统1的u相、v相和w相的线圈温度，tu2、tv2和tw2分别是系统2的u相、v相和w相的线圈温度。此外，电动机电流iu1、iv1、iv1、iu2、iv2和iw2被表达为时间t的函数。
此外，设基准温度tb下的线圈电阻分别为ru10、rv10、rw10、ru20、rv20和rw20时，能够根据下述算式7～算式12算出线圈温度为t时的线圈电阻ru1(t)、rv1(t)、rw1(t)、ru2(t)、rv2(t)以及rw2(t)。
算式7
ru1(t)＝ru10×{1+αu1×(t-tb)}
算式8
rv1(t)＝rv10×{1+αv1×(t-tb)}
算式9
rw1(t)＝rw10×{1+αw1×(t-tb)}
算式10
ru2(t)＝ru20×{1+αu2×(t-tb)}
算式11
rv2(t)＝rv20×{1+αv2×(t-tb)}
算式12
rw2(t)＝rw20×{1+αw2×(t-tb)}
这里，αu1、αv1和αw1分别是系统1的u相、v相和w相的温度系数，αu2、αv2和αw2分别是系统2的u相、v相和w相的温度系数，例如在线圈是铜的情况下，是4.4×10-3[1/℃]，但是也可以通过实验等进行微调整。
在算式1～算式6中分别代入算式7～算式12时，线圈发热量qu1～qw1和qu2～qw2能够通过下述算式13～算式18计算出。
算式13
qu1＝ru10×{1+αu1×(tu1-tb)}×iu1(t)2
算式14
qv1＝rv10×{1+αv1×(tv1-tb)}×iv1(t)2
算式15
qw1＝rw10×{1+αw1×(tw1-tb)}×iw1(t)2
算式16
qu2＝ru20×{1+αu2×(tu2-tb)}×iu2(t)2
算式17
qv2＝rv20×{1+αv2×(tv2-tb)}×iv2(t)2
算式18
qw2＝rw20×{1+αw2×(tw2-tb)}×iw2(t)2
线圈温度估计单元110的线圈发热量运算单元112a、112b、112c、112d、112e和112f分别使用上述算式13～算式18计算出各线圈发热量。
控制基板的发热量(基板发热量)qe也是根据电阻中产生的电力的式子来计算的，但是计算所需的电流的大小通过电动机电流iu1～iw1和iu2～iw2求出。控制基板的发热等效电阻(基板电阻)与线圈电阻同样地依赖于温度(在控制基板的情况下为基板温度te)而变化，由此，基板发热量qe根据下述算式19来计算。
算式19
qe＝re(te)×(iu1(t)2+iv1(t)2+iw1(t)2+iu2(t)2+iv2(t)2+iw2(t)2)
这里，re(te)是基板电阻。
在设基准温度tb时的基板电阻为re0，控制基板的温度系数为αe时，根据下述算式20计算出基板温度为t时的基板电阻re(t)，将算式20代入算式19，能够根据下述算式21计算出基板发热量qe。
算式20
re(t)＝re0×{1+αe×(t-tb)}
算式21
qe＝re0×{1+αe×(te-tb)}×(iu1（t)2+iv1(t)2+iw1(t)2+iu2(t)2+iv2(t)2+iw2(t)2)
基板发热量运算单元113使用上述算式21计算出基板发热量qe。
从上述算式13～18和算式21计算出的发热量、以及从外部气温t0对系统1的各相的线圈温度tu1、tv1和tw1、系统2的各相的线圈温度tu2、tv2和tw2以及基板温度te的传递特性能够用下述算式22～算式28来表示。
算式22
tu1＝gu1u1(s)qu1+gv1u1(s)qv1+gw1u1(s)qw1+
gu2u1(s)qu2+gv2u1(s)qv2+gw2u1(s)qw2+geu1(s)qe+g0u1(s)t0
算式23
tv1＝gu1v1(s)qu1+gv1v1(s)qv1+gw1v1(s)qw1+
gu2v1(s)qu2+gv2v1(s)qv2+gw2v1(s)qw2+gev1(s)qe+g0v1(s)t0
算式24
tw1＝gu1w1(s)qu1+gv1w1(s)qv1+gw1w1(s)qw1+
gu2w1(s)qu2+gv2w1(s)qv2+gw2w1(s)qw2+gew1(s)qe+g0w1(s)t0
算式25
tu2＝gu1u2(s)qu1+gv1u2(s)qv1+gw1u2(s)qw1+
gu2u2(s)qu2+gv2u2(s)qv2+gw2u2(s)qw2+geu2(s)qe+g0u2(s)t0
算式26
tv2＝gu1v2(s)qu1+gv1v2(s)qv1+gw1v2(s)qw1+
gu2v2(s)qu2+gv2v2(s)qv2+gw2v2(s)qw2+gev2(s)qe+g0v2(s)t0
算式27
tw2＝gu1w2(s)qu1+gv1w2(s)qv1+gw1w2(s)qw1+
gu2w2(s)qu2+gv2w2(s)qv2+gw2w2(s)qw2+gew2(s)qe+g0w2(s)t0
算式28
te＝gu1e(s)qu1+gv1e(s)qv1+gw1e(s)qw1+
gu2e(s)qu2+gv2e(s)qv2+gw2e(s)qw2+gee(s)qe+g0e(s)t0
这里，gxy(s)是从发热量qx向y相的线圈温度ty的频率特性(发热量频率特性)(x和y是u1、v1、w1、u2、v2、w2、e中的任意一个，g0x是从外部气温t0向x相的线圈温度tx的频率特性(外部气温频率特性)(x是u1、v1、w1、u2、v2、w2、e中的任意一个)，为了简化说明，设控制基板为e相，系统1的u相、v相和w相分别为u1相、v1相和w1相，系统2的u相、v相和w相分别为u2相、v2相和w2相。s是拉普拉斯算子。在发热量和外部气温与各相的温度(线圈温度、基板温度)之间的关系近似地为线性组合的情况下，上述频率特性被定义为具有规定的值的传递函数。
对t0求解上述算式28时，成为下述算式29(为了简化而容易观察，在以下内容中省略(s))。
算式29
线圈温度运算单元114使用上述算式22～27和算式29来计算线圈温度，在点火开关接通状态下，即使线圈未通电，由于在控制基板上存在半导体开关元件的微弱的发热、微型计算机或其它半导体的动作引起的发热等与待机电力相当的发热，因此预先求出由于该发热的影响引起的各线圈温度的上升量(以下称为“附加线圈温度”)作为tu10、tv10、tw10、tu20、tv20和tw20，分别与根据上述算式22～算式27估计的线圈温度相加，计算出线圈温度tu1’、tv1’、tw1’、tu2’、tv2’和tw2’。
图12示出线圈温度运算单元114的结构例。线圈温度运算单元114具备外部气温估计单元116和传递函数矩阵单元117，外部气温估计单元116具有外部气温频率特性(传递函数)g0e以及发热量频率特性(传递函数)gu1e～gw1e、gu2e～gw2e和gee，输入发热量qu1～qw1、qu2～qw2和qe以及基板温度te，使用算式29估计外部气温t0。传递函数矩阵单元117具有进行算式22～27的运算的下述算式30的传递函数矩阵g1，输入发热量qu1～qw1、qu2～qw2和qe以及由外部气温估计单元116估计出的外部气温t0，使用传递函数矩阵g1计算线圈温度tu1～tw1和tu2～tw2。
算式30
线圈温度tu1、tv1、tw1、tu2、tv2和tw2分别通过加法单元119a、119b、119c、119d、119e和119f，将附加线圈温度tu10、tv10、tw10、tu20、tv20和tw20分别相加，相加结果作为线圈温度tu1’、tv1’、tw1’、tu2’、tv2’和tw2’被输出。
线圈温度tu1’～tw1’和tu2’～tw2’被输入到过热处理单元120中，并且，为了在线圈发热量运算单元112a～112f中的下次的发热量运算中使用而分别保持在存储器115a～115f中。
线圈温度估计单元110在任意的系统发生异常的情况下，通过使发生异常的系统的电动机电流为0，能够继续进行线圈温度的估计。例如，在系统2发生异常的情况下，使电动机电流iu2、iv2和iw2全部为0。其结果，由线圈发热量运算单元112d、112e和112f计算出的发热量qu2、qv2和qw2成为0，成为0的发热量qu2～qw2用于线圈温度运算单元114中的线圈温度的计算。
发生异常的系统根据来自异常检测单元140的异常检测信号ad进行判断，该判断以及使电动机电流为0的处理由电动机电流调整单元111进行。即，电动机电流调整单元111输入从电动机驱动单元170a输出的电动机电流i1u、i1v和i1w、以及从电动机驱动单元170b输出的电动机电流i2u、i2v和i2w，在正常时将这些电动机电流直接作为电动机电流iu1、iv1、iw1、iu2、iv2和iw2输出，但是，如果输入了异常检测信号ad，则根据异常检测信号ad的值确认发生异常的系统，正常系统的电动机电流直接输出，而发生异常的系统的电动机电流则成为0后输出。
过热处理单元120执行例如日本特许第4356295号公报中记载的异常判定单元25和电动机电流限制单元23的处理。即，如异常判定单元25中的处理那样，判定线圈温度tu1’～tw1’和tu2’～tw2’是否超过预先设定的三相电动机200的允许临界温度，在超过的情况下，判定为三相电动机200处于过热状态。然后，如果判定为过热状态，则如电动机电流限制单元23中的处理那样，使电流指令值随着时间经过而逐渐减少，使电动机电流随着时间经过而逐渐减少，或者使电流指令值为0，切断电动机电流。此外，也可以搭载该公报中记载的温度检测电路31和温度检测单元26，以判定温度检测电路31的异常。
在这样的结构中，对其动作例进行说明。
当动作开始时，电动机旋转角检测电路101检测出三相电动机200的电动机旋转角θe，将其输出至电动机角速度运算单元102、电流控制单元160a和160b。
电动机角速度运算单元102根据电动机旋转角θe计算出电动机角速度ωe，将其输出至电流控制单元160a和160b。
参照图13～15的流程图对从电流指令值运算单元130到过热处理单元120的动作例进行说明。
电流指令值运算单元130输入由扭矩传感器10检测出的转向扭矩th以及由车速传感器12检测出的车速vel，使用辅助映射图计算电流指令值，将其2等分，作为电流指令值i1＊和i2＊分别输出至电流限制控制单元150a和150b(步骤s10)。
电流限制单元150a在输入了电流指令值i1＊而电流指令值i1＊超过了规定值的情况下，将规定值作为电流指令值i1m＊输出，在未超过的情况下，将电流指令值i1＊作为电流指令值i1m＊输出(步骤s20)。同样，电流限制单元150b如果输入了电流指令值i2＊，则求出电流指令值i2m＊并将其输出(步骤s30)。
电流控制单元160a根据电流指令值i1m＊、三相的电动机电流、电动机旋转角θe和电动机角速度ωe计算三相的电压指令值(步骤s40)。
电流指令值i1m＊和电动机角速度ωe被输入到dq轴电流指令值计算单元161a中，电动机旋转角θe被输入到二相/三相变换单元162a中，三相的电动机电流i1u、i1v和i1w分别被相减输入到减法单元166a、167a和168a中。dq轴电流指令值计算单元161a根据电流指令值i1m＊和电动机角速度ωe计算出d轴电流指令值id1＊和q轴电流指令值iq1＊(步骤s210)，并将它们输出至二相/三相变换单元162a。二相/三相变换单元162a使用电动机旋转角θe，将d轴电流指令值id1＊和q轴电流指令值iq1＊变换为u相电流指令值i1u＊、v相电流指令值i1v＊和w相电流指令值i1w＊(步骤s220)。u相电流指令值i1u＊、v相电流指令值i1v＊和w相电流指令值i1w＊被输出至异常检测单元140，并且分别被相加输入到减法单元166a、167a和168a中。在减法单元166a中计算u相电流指令值i1u＊和电动机电流i1u之间的偏差δiu，在减法单元167a中计算v相电流指令值i1v＊和电动机电流i1v之间的偏差δiv，减法单元168a计算出w相电流指令值i1w＊与电动机电流i1w的偏差δiw(步骤s230)。pi控制单元163a输入偏差δiu，进行pi控制运算，计算出u相电压指令值v1u＊，pi控制单元164a输入偏差δiv，进行pi控制运算，计算出v相电压指令值v1v＊，pi控制单元165a输入偏差δiw，进行pi控制运算，计算出w相电压指令值v1w＊(步骤s240)。三相的电压指令值v1u＊、v1v＊和v1w＊被输出至电动机驱动单元170a。
电流控制单元160b也利用与电流控制单元160a相同的动作，根据电流指令值i2m＊、三个相的电动机电流i2u、i2v和i2w、电动机旋转角θe以及电动机角速度ωe计算出三个相的电流指令值i2u＊、i2v＊和i2w＊、以及三个相的电压指令值v2u＊、v2v＊和v2w＊(步骤s50)，三个相的电流指令值i2u＊、i2v＊和i2w＊被输出至异常检测单元140，三个相的电压指令值v2u＊、v2v＊和v2w＊被输出至电动机驱动单元170b。
输入了三个相的电流指令值i1u＊、i1v＊和i1w＊、以及i2u＊、i2v＊和i2w＊的异常检测单元140还输入由异常检测电路181a和181b检测出的电动机电流检测值i1ud、i1vd和i1wd、以及i2ud、i2vd和i2wd，检测出构成逆变器172a和172b的fet的开路故障或短路故障。如果比较三个相的电流指令值i1u＊、i1v＊和i1w＊和电动机电流检测值i1ud、i1vd、i1wd而检测出了异常(步骤s60)，则向电动机驱动电路170a输出异常系统切断指令saa(步骤s70)。如果比较三个相的电流指令值i2u＊、i2v＊、i2w＊和电动机电流检测值i2ud、i2vd、i2wd而检测出了异常(步骤s80)，则向电动机驱动电路170b输出异常系统切断指令sab(步骤s90)。然后，如果输出了异常系统切断指令saa或/和sab(步骤s100)，即，如果检测出在逆变器172a和172b中的任一方或双方中的异常，则对线圈温度估计单元110输出异常检测信号ad(步骤s110)。这时，在检测出异常的仅为逆变器172a的情况下设异常检测信号ad的值为“1”，在仅为逆变器172b的情况下设为“2”，在双方的情况下设为“3”。
线圈温度估计单元110根据由温度传感器105检测出的基板温度te、来自电动机驱动单元170a和电动机驱动单元170b的三相的电动机电流和异常检测信号ad来估计线圈温度tu1’～tw1’和tu2’～tw2’(步骤s120)。
线圈温度估计单元110内的电动机电流调整单元111在没有输入异常检测信号ad的情况下(步骤s310)，将来自电动机驱动单元170a的三个相的电动机电流(u相电动机电流i1u、v相电动机电流i1v、w相电动机电流i1w)分别设为u相电动机电流iu1、v相电动机电流iv1和w相电动机电流iw1输出，将来自电动机驱动单元170b的三个相的电动机电流(u相电动机电流i2u、v相电动机电流i2v、w相电动机电流i2w)分别设为u相电动机电流iu2、v相电动机电流iv2和w相电动机电流iw2输出(步骤s320)。在输入了异常检测信号ad的情况下(步骤s310)，确认异常检测信号ad的值(步骤s330)，在异常检测信号ad的值为“1”的情况下，判断为系统1发生了异常，使电动机电流iu1～iw1为0，对于电动机电流iu2～iw2，则直接输出电动机电流i2u～i2w(步骤s340)。在异常检测信号ad的值为“2”的情况下，判断为系统2发生了异常，使电动机电流iu2～iw2为0，对于电动机电流iu1～iw1，则直接输出电动机电流i1u～i1w(步骤s350)。在异常检测信号ad的值为“3”的情况下，判断为系统1和系统2双方发生了异常，发出警告(步骤s360)，不输出电动机电流。
电动机电流iu1、iv1、iw1、iu2、iv2和iw2分别被输入到线圈发热量运算单元112a、112b、112c、112d、112e和112f中，并且被输入到基板发热量运算单元113中。此外，温度传感器105检测控制基板的温度(步骤s370)，将基板温度te输出至基板发热量运算单元113和线圈温度运算单元114。
线圈发热量运算单元112a使用电动机电流iu1以及存储器115a中保持的上次估计出的线圈温度tu1p，根据算式13计算出线圈发热量qu1(步骤s380)。同样，线圈发热量运算单元112b使用电动机电流iv1以及存储器115b中保持的线圈温度tv1p，根据算式14计算出线圈发热量qv1(步骤s390)，线圈发热量运算单元112c使用电动机电流iw1以及存储器115c中保持的线圈温度tw1p，根据算式15计算线圈发热量qw1(步骤s400)，线圈发热量运算单元112d使用电动机电流iu2以及存储器115d中保持的线圈温度tu2p，根据算式16计算线圈发热量qu2(步骤s410)，线圈发热量运算单元112e使用电动机电流iv2以及存储器115e中保持的线圈温度tv2p，根据算式17计算线圈发热量qv2(步骤s420)，线圈发热量运算单元112f使用电动机电流iw2以及存储器115f中保持的线圈温度tw2p，根据算式18计算出线圈发热量qw2(步骤s430)。另外，基准温度tb、基准温度tb时的线圈电阻ru10、rv10、rw10、ru20、rv20和rw20以及温度系数αu1、αv1、αw1、αu2、αv2和αw2是预先设定的。
基板发热量运算单元113使用输入的电动机电流iu1～iw1和iu2～iw2以及基板温度te，根据算式21计算基板发热量qe(步骤s440)。基准温度tb、基准温度tb时的基板电阻re0和温度系数αe是预先设定的。
发热量qu1～qw1、qu2～qw2和qe与基板温度te一同被输入线圈温度运算单元114。
线圈温度运算单元114的外部气温估计单元116使用输入的发热量和基板温度te，根据算式29计算出外部气温t0(步骤s450)，外界气温t0被输入到传递函数矩阵单元117中。另外，传递函数g0e、gu1e～gw1e、gu2e～gw2e和gee是预先设定的。
传递函数矩阵单元117使用输入的发热量和外部气温t0，根据算式30的传递函数矩阵g1计算出线圈温度tu1～tw1和tu2～tw2(步骤s460)。另外，传递函数矩阵g1是预先设定的。
线圈温度tu1、tv1、tw1、tu2、tv2和tw2分别被输入到加法单元119a、119b、119c、119d、119e和119f中，将附加线圈温度tu10、tv10、tw10、tu20、tv20和tw20分别相加(步骤s470)，作为线圈温度tu1’、tv1’、tw1’、tu2’、tv2’和tw2’输出。线圈温度tu1’～tw1’和tu2’～tw2’被输入到过热处理单元120中，并且被分别保持在存储器115a～115f中(步骤s480)。
过热处理单元120根据线圈温度tu1’～tw1’和tu2’～tw2’判定是否处于过热状态(步骤s130)，在判定为过热状态的情况下，进行过热保护处理(步骤s140)。
在电动机驱动单元170a中，三个相的电压指令值v1u＊、v1v＊和v1w＊被输入到栅极驱动电路173a中，如果异常检测单元140输出异常系统切断指令saa，则异常系统切断指令saa也被输入到栅极驱动电路173a中。如果三个相的电压指令值被输入，则栅极驱动电路173a基于三个相的电压指令值和三角波的载波信号形成6个pwm信号，并将pwm信号输出至逆变器172a。并且，在异常系统切断指令saa未被输入时，栅极驱动电路173a对电动机电流切断电路180a和电源切断电路174a输出高电平的栅极信号。由此，电动机电流切断电路180a的fetqa1、qa2和qa3成为on状态，逆变器172a与三相电动机200的第1绕组l1之间成为导通状态，进而，电源切断电路174a的fetqc1和qc2成为on状态，来自电池104的直流电流经由噪声滤波器104被提供给逆变器172a。由此，从栅极驱动电路173a输出的pwm信号被输入逆变器172a的fetq1～q6的栅极，u相电流i1u、v相电流i1v和w相电流i1w从各开关臂sau、sav和saw的fet间被输入到三相电动机200的第1绕组l1中。当异常系统切断指令saa被输入时，栅极驱动电路173a对电动机电流切断电路180a和电源切断电路174a输出低电平的栅极信号。由此，电动机电流切断电路180a的fetqa1、qa2和qa3成为off状态，对三相电动机200的第1绕组l1的通电被切断，进而，电源切断电路174a的fetqc1和qc2成为off状态，从电池103至逆变器172a的直流电流供应被切断。
在电动机驱动单元170b中，也利用与电动机驱动单元170a相同的动作来控制输入到三相电动机200的第2绕组l2中的各相电流。
另外，系统1中的动作和系统2中的动作可以依次替换，也可以并行地执行。此外，在二相/三相变换单元中独立地计算出三个相的电流指令值，但是也可以基于其它两个相的电流指令值的合计值计算出一个相的电流指令值。由此，能够削减运算量。此外，在发生异常时，为了抑制电动机电流的切断引起的辅助扭矩的急剧变化，还可以对由电流指令值运算单元130运算出的电流指令值进行调整。
对本发明的第2实施方式进行说明。
将在第1实施方式的线圈温度运算单元114中的外部气温t0的计算中使用的算式29代入算式22～27并进行整理，得到下述算式31～36。
算式31
tu1＝guiu1′qu1+gv1u1′qv1+gw1u1′qw1+gu2u1′qu2+gv2u1′qv2+gw2u1′qw2+geu1′qe+gtu1te
算式32
tv1＝gu1v1′qu1+gv1v1′qv1+gw1v1′qw1+gu2v1′qu2+gv2v1′qv2+gw2v1′qw2+gev1′qe+gtv1te
算式33
tw1＝gu1w1′qu1+gv1w1′qv1+gw1w1′qw1+gu2w1′qu2+gv2w1′qv2+gw2w1′qw2+gew1′qe+gtw1te
算式34
tu2＝gu1u2′qu1+gv1u2′qv1+gw1u2′qw1+gu2u2′qu2+gv2u2′qv2+gw2u2′qw2+geu2′qe+gtu2te
算式35
tv1＝gu1v2′qu1+gv1v2′qv1+gw1v2′qw1+gu2v2′qu2+gv2v2′qv2+gw2v2′qw2+gev2′qe+gtv2te
算式36
tw2＝gu1w2′qu1+gv1w2′qv1+gw1w2′qw1+gu2w2′qu2+gv2w2′qv2+gw2w2′qw2+gew2′qe+gtw2te
这里，gtb＝g0b/g0e、gab′＝gab-gtbgae、geb′＝geb-gtbgee(a和b是u1、v1、w1、u2、v2、w2中的任意一个)。由此，无需进行外部气温t0的计算。
第2实施方式的线圈温度运算单元214使用上述算式31～36计算出线圈温度。线圈温度运算单元214以外的结构与第1实施方式相同，在线圈温度运算单元214中，与第1实施方式的情况同样，将由上述算式31～36估计的线圈温度加上附加线圈温度，计算出线圈温度tu1’、tv1’、tw1’、tu2’、tv2’和tw2’。
图16示出线圈温度运算单元214的结构例。线圈温度运算单元214虽然具备传递函数矩阵单元217，但是无需外部气温估计单元。传递函数矩阵单元217具有进行算式31～36的运算的下述算式37的传递函数矩阵g2，输入发热量qu1～qw1、qu2～qw2和qe以及基板温度te，使用传递函数矩阵g2计算出线圈温度tu1～tw1和tu2～tv2。
算式37
然后，在加法单元119a、119b、119c、119d、119e和119f中，对附加线圈温度tu10、tv0、tw10、tu20、tv20和tw20分别相加，作为线圈温度tu1’、tv1’、tv1’、tu2’、tv2’和tw2’输出。
第2实施方式中的动作与第1实施方式中的动作相比，只是上述线圈温度运算单元的动作不同，而其它动作相同。
对本发明的第3实施方式进行说明。
在第1实施方式中，如算式19和算式21所示，基板发热量qe由各相的电动机电流的平方来表示。由此，可以将该基板发热量qe作为各相的线圈发热量来考虑，这里基础上，将线圈发热量qu1～qw1和qu2～qv2作为新的线圈发热量来考虑，进而，如果重新考虑从各相的新的线圈发热量到各相的线圈温度的传递特性，则得到下述算式38～44。
算式38
tu1＝gu1u1qu1+gv1u1qv1+gw1u1qw1+gu2u1qu2+gv2u1qv2+gw2u1qw2+g0u1t0
算式39
tv1＝gu1v1qu1+gv1v1qv1+gw1v1qw1+gu2v1qu2+gv2v1qv2+gw2v1qw2+g0v1t0
算式40
tw1＝gu1w1qu1+gv1w1qv1+gw1w1qw1+gu2w1qu2+gv2w1qv2+gw2w1qw2+g0w1t0
算式41
tu2＝gu1u2qu1+gv1u2qv1+gw1u2qw1+gu2u2qu2+gv2u2qv2+gw2u2qw2+g0u2t0
算式42
tv2＝gu1v2qu1+gv1v2qv1+gw1v2qw1+gu2v2qu2+gv2v2qv2+gw2v2qw2+g0v2t0
算式43
tw2＝gu1w2qu1+gv1w2qv1+gw1w2qw1+gu2w2qu2+gv2w2qv2+gw2w2qw2+g0w2t0
算式44
te＝gu1equ1+gv1eqv1+gw1eqw1+gu2equ2+gv2e(s)qv2+gw2eqw2+g0et0
在上述算式44中对t0求解，成为下述算式45。
算式30
在第3实施方式中，使用上述算式38～43和算式45计算出线圈温度。即，线圈温度运算单元内的外部气温估计单元使用算式45来估计外部气温t0，传递函数矩阵单元根据算式(38)～(43)计算出线圈温度tu1～tw1和tu2～tw2。由此，在第3实施方式中，线圈温度估计单元的结构与第1实施方式不同，其它结构与第1实施方式相同。
图17示出第3实施方式中的线圈温度估计单元310的结构例。与图11所示的第1实施方式中的线圈温度估计单元110相比，没有计算基板发热量qe的基板发热量运算单元113，在线圈温度运算单元314中，没有基板发热量qe的输入，而是输入发热量qu1～qw1和qu2～qw2以及基板温度te。
图18示出线圈温度运算单元314的结构例。与图12所示的第1实施方式中的线圈温度运算单元114相比，外部气温估计单元316和传递函数矩阵单元317中没有被输入基板发热量qe。外部气温估计单元316具有外部气温频率特性(传递函数)g0e以及发热量频率特性(传递函数)gu1e～gw1e和gu2e～gw2e，输入发热量qu1～qw1和qu2～qw2以及基板温度te，使用算式45来估计外部气温t0。传递函数矩阵单元317具有进行算式38～43的运算的下述算式46的传递函数矩阵g3，输入由发热量qu1～qw1和qu2～qw2、以及由外部气温估计单元316估计出的外部气温t0，使用传递函数矩阵g3计算出线圈温度tu1～tw1和tu2～tw2。
算式46
然后，利用与第1实施方式相同的动作输出线圈温度tu1’、tv1’、tw1’、tu2’、tv2’和tw2’。
第3实施方式中的动作与第1实施方式中的动作相比，在图15所示的线圈温度估计的动作例中，没有计算出基板发热量qe的动作(步骤s440)，只是计算出外部气温t0的动作(步骤s450)以及计算线圈温度tu1～tw1和tu2～tw2的动作(步骤s460)如上所述不同，其它动作是相同的。
对本发明的第4实施方式进行说明。
在第3实施方式的线圈温度运算单元314中的外部气温t0的计算中，也能够进行与第2实施方式的情况相同的算式的变形。即，将算式45代入算式38～43进行整理，得到下述算式47～52。
算式47
tu1＝gu1u1′qu1+gv1u1′qv1+gw1u1′qw1+gu2u1′qu2+gv2u1′qv2+gw2u1′qw2+gtu1+te
算式48
tv1＝gu1v1′qu1+gv1v1′qv1+gw1v1′qw1+gu2v1′qu2+gv2v1′qv2+gw2v1′qw2+gtv1te
算式49
tw1＝gu1w1′qu1+gv1w1′qv1+gw1w1′qw1+gu2w1′qu2+gv2w1′qv2+gw2w1′qw2+gtw1te
算式50
tu2＝gu1u2′qu1+gv1u2′qv1+gw1u2′qw1+gu2u2′qu2+gv2u2′qv2+gw2u2′qw2+gtu2te
算式51
tv2＝gu1v2′qu1+gv1v2′qv1+gw1v2′qw1+gu2v2′qu2+gv2v2′qv2+gw2v2′qw2+gtv2te
算式52
tw2＝gu1w2′qu1+gv1w2′qv1+gw1w2′qw1+gu2w2′qu2+gv2w2′qv2+gw2w2′qw2+gtw2te
第4实施方式的线圈温度运算单元414使用上述算式47～52计算出线圈温度tu1～tw1和tu2～tw2，再加上附加线圈温度，输出线圈温度tu1～tw1’和tu2’～tw2’。其它结构与第3实施方式相同。
图19示出线圈温度运算单元414的结构例。线圈温度运算单元414具备传递函数矩阵单元417，传递函数矩阵单元417具有进行算式47～57的运算的下述算式53的传递函数矩阵g4，输入发热量qu1～qw1和qu2～qw2以及基板温度te，使用传递函数矩阵g4计算线圈温度tu1～tw1和tu2～tw2。
算式53
然后，在加法单元119a、119b、119c、119d、119e和119f中，对附加线圈温度tu10、tv10、tw10、tu20、tv20和tw20分别相加，作为线圈温度tu1’、tv1’、tw1’、tu2’、tv2’和tw2’输出。
第4实施方式中的动作与第3实施方式中的动作相比，只是上述线圈温度运算单元的动作不同，而其它动作相同。
另外，第1～第4实施方式中的传递函数矩阵单元和外部气温估计单元可以通过逻辑电路结构来实现，也可以作为cpu内部的程序来实现，还可以通过它们的组合来实现。此外，虽然以三相电动机为对象，但是本实施方式也可以适用于三相以外的相数的电动机。系统数也不限于双系统，还可以适用于三个系统以上的电动机。在三个系统以上的情况下，计算外部气温的式子的项数或计算线圈温度的传递函数矩阵的次数成为与系统数对应的数量，预先求出相应量的频率特性。
对本发明的第5实施方式进行说明。
在第1～第4实施方式的线圈温度估计单元中，对每个系统计算线圈发热量，对每个系统估计线圈温度，但是，也可以以相为单位汇总所有系统，基于一个系统的电动机电流计算针对所有系统的线圈发热量，从而估计针对所有系统的线圈温度。然后，在任意的系统发生异常的情况下，对用正常的系统求出的线圈发热量进行校正，根据校正后的线圈发热量来估计线圈温度。在第5实施方式中，实现了该功能。
图20示出第5实施方式的结构例。与图6所示的第1实施方式的结构例相比，在第5实施方式中，线圈温度估计单元110和过热处理单元120分别被替代为线圈温度估计单元510和过热处理单元520，从线圈温度估计单元510将线圈温度tu、tv和tw输出至过热处理单元520。除此以外的结构与第1实施方式相同，省略说明。
在线圈温度估计单元51中，除了来自温度传感器105的基板温度te之外，在任意的系统都没有异常而是正常的情况下，还根据来自电动机驱动单元170a或电动机驱动单元170b的三个相的电动机电流来估计各相的线圈温度tu、tv和tw，而在任意的系统发生异常时，还根据正常系统的三个相的电动机电流来估计各相的线圈温度tu、tv和tw。发生异常的系统是根据来自异常检测单元140的异常检测信号ad来判断的。在本实施方式中，在正常时，根据来自电动机驱动单元170a的三个相的电动机电流来估计线圈温度。
图21示出线圈温度估计单元510的结构例。线圈温度估计单元510具备切换单元511、线圈发热量运算单元512、513和514、基板发热量运算单元515、线圈温度运算单元516以及存储器517、518和519。
切换单元511输入来自电动机驱动单元170a的三个相的电动机电流以及来自电动机驱动单元170b的三个相的电动机电流，选定用于线圈温度估计的电动机电流。在正常时，选定来自电动机驱动单元170a的三个相的电动机电流(u相电动机电流i1u、v相电动机电流i1v、w相电动机电流i1w)，作为u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw输出。在异常时，根据异常检测信号ad判断发生异常的系统，将来自正常系统的电动机驱动单元的三个相的电动机电流作为u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw输出。
线圈发热量运算单元512、513和514分别计算出各相的线圈的发热量(线圈发热量)qu、qv和qw。线圈发热量的计算方法在正常时和异常时不同，根据有无从异常检测单元140输出的异常检测信号ad的输入来判断是正常还是异常。
首先，对正常时的线圈发热量的计算进行说明。
与第1实施方式的情况相同，能够根据电阻中产生的电力的式子求出发热量，但是，由于各相的线圈的电阻(线圈电阻)依赖于各相的线圈温度而变化，因此，将线圈电阻作为线圈温度的函数进行处理，根据下述算式54～算式56来计算发热量qu、qv和qw。
算式54
qu＝ru(tu)×iu(t)2
算式55
qv＝rv(tv)×iv(t)2
算式56
qw＝rw(tw)×iw(t)2
这里，ru(tu)、rv(tv)和rw(tw)分别是u相、v相和w相的线圈电阻，被换算为双系统(系统1、系统2)之和。tu、tv和tw分别是u相、v相和w相的线圈温度。此外，电动机电流iu、iv和iw被表达为时间t的函数。
此外，当设基准温度tb时的线圈电阻分别为ru0、rv0、rw0时，能够根据下述算式57～算式59来计算线圈温度为t时的线圈电阻ru(t)、rv(t)和rw(t)。
算式57
ru(t)＝ru0×{1+αu×(t-tb)}
算式58
rv(t)＝rv0×{1+αv×(t-tb)}
算式59
rw(t)＝rw0×{1+αw×(t-tb)}
这里，αu、αv和αw分别是u相、v相和w相的温度系数。
在算式54～算式56中分别代入算式57～算式59，能够根据下述算式60～算式62来计算发热量qu、qv和qw。
算式60
qu＝ru0×{1+αu×(tu-tb)}×iu(t)2
算式61
qv＝rv0×{1+αv×(tv-tb)}×iv(t)2
算式62
qw＝rw0×{1+gw×(tw-tb)}×iw(t)2
在正常时，线圈发热量运算单元512、513和514分别使用上述算式60～算式62计算出发热量qu、qv和qw。
接下来，对任意的系统发生异常时的线圈发热量(校正线圈发热量)的计算进行说明。
在任意的系统发生了异常的情况下，通电的只有正常的系统，因此，相对于正常状态下的发热量，如下述算式63～算式65所示，使用乘以增益β(0＜β＜1)而得到的发热量。
算式63
qu＝β×ru(tu)×iu(t)2
算式64
qv＝β×rv(tv)×iv(t)2
算式65
qw＝β×rw(tw)×iw(t)2
电动机电流iu、iv和iw是正常通电的系统的电动机电流，增益β预先通过实验求出。例如，在正常时，不对一方的系统通电，而仅对另一方的系统通电，将使通电的线圈温度的检测值与估计值最接近的值设定为增益β。也可以不进行实验，而简单地设b＝0.5。
当将算式63～算式65中分别代入算式57～算式59时，能够根据下述算式66～算式68计算出发热量qu、qv和qw。
算式66
qu＝β×ru0×{1+αu×(tu-tb)}×iu(t)2
算式67
qv＝β×rv0×{1+αv×(tv-tb)}×iv(t)2
算式68
qw＝β×rw0×{1+αw×(tw-tb)}×iw(t)2
在异常时，线圈发热量运算单元512、513和514分别使用上述算式66～算式68计算出发热量qu、qv和qw。
基板发热量运算单元515还根据电阻中产生的电力的式子计算出控制基板的发热量(基板发热量)qe，但是计算所需的电流的大小是根据电动机电流iu、iv和iw求出的。控制基板的发热等效电阻(基板电阻)re(te)与线圈电阻同样地依赖于温度(在控制基板的情况下为基板温度te)而变化。此外，如上所述，在点火开关接通的状态下，即使线圈未通电，在控制基板上也存在半导体开关元件的微弱的发热、由于微型计算机或其他半导体的动作引起的发热等与待机电力相当的发热，因此在发热量计算中需要考虑该部分。根据以上内容，正常时的控制基板的发热量qe由下述算式69计算出。
算式69
qe＝re(te)×(iu(t)2+iv(t)2+iw(t)2)+qe0
这里，qe0是与待机电力相当的发热量。
根据对正常状态下的发热量的增益乘法运算，利用下述算式70来计算异常时的控制基板的发热量(校正基板发热量)qe。
算式70
qe＝β×re(te)×(iu(t)2+iv(t)2+iw(t)2)+qe0
使用基准温度tb下的基板电阻re0和控制基板的温度系数αe，利用下述算式71计算出基板温度为t时的基板电阻re(t)，将算式71代入算式69和算式70，能够分别根据下述算式72和算式73计算出正常时和异常时的发热量qe。
算式71
re(t)＝re0×{1+αe×(t-tb)}
算式72
qe＝re0×{1+αe×(te-tb)}×(iu(t)2+iv(t)2+iw(t)2)+qe0
算式73
qe＝β×re0×{1+αe×(te-tb)}×(iu(t)2+iv(t)2+iw(t)2)+qe0
基板发热量运算单元515使用上述算式72和算式73计算出发热量qe。
线圈温度运算单元516根据发热量qu、qv、qw和qe以及基板温度te计算出各相的线圈温度tu、tv和tw。对用于计算它们的式子的导出进行说明。
可以根据发热量qu、qv、qw和qe以及外部气温t0，通过下述算式74～算式77来表示向各相的线圈温度tu、tv和tw以及基板温度te的传递函数。
算式74
tu＝guu(s)qu+gvu(s)qv+gwu(s)qw+geu(s)qe+g0u(s)t0
算式75
tv＝guv(s)qu+gvv(s)qv+gwv(s)qw+gev(s)qe+g0v(s)t0
算式76
tw＝guw(s)qu+gvw(s)qv+gww(s)qw+gew(s)qe+g0w(s)t0
算式77
te＝gue(s)qu+gve(s)qv+gwe(s)qw+gee(s)qe+g0e(s)t0
这里，gxy(s)是从发热量qx向y相的线圈温度ty的频率特性(发热量频率特性)(x和y是u、v、w、e中的任意一个)，g0x是从外部气温t0向x相的线圈温度tx的频率特性(外部气温频率特性)(x是u、v、w、e中的任意一个)，为了简化说明，设控制基板为e相。在发热量、外部气温和各相的温度(线圈温度、基板温度)之间的关系近似地为线性组合的情况下，上述频率特性被定义为具有规定值的传递函数。
针对t0求解上述算式77，将其代入上述算式74～算式76并进行整理，得到下述算式78～算式80(为了简化而容易观察，在以下内容中省略(s))。
算式78
tu＝guu′qu+gvu′qv+gwu′qw+geu′qe+gtute
算式79
tv＝guv′qu+gvv′qv+gwv′qw+gev′qe+gtvte
算式80
tw＝guw′qu+gvw′qv+gww′qw+gew′qe+gtwte
这里，gtb＝g0b/g0e，gab′＝gab-gtbgae，geb′＝geb-gtbgee(a和b是u、v、w中的任意一个)。
当用框图表示上述算式78～算式80时，如图22所示，线圈温度运算单元516利用图22所示的结构，根据发热量qu、qv、qw和qe以及基板温度te计算出线圈温度tu、tv和tw。即，线圈温度运算单元516对于所输入的发热量qu在运算单元521、525和522中进行算式78～算式80中的乘法运算，对于发热量qv，在运算单元526，524及523中进行算式78～算式80中的乘法运算，对于发热量qw，在运算单元528、527及529中进行算式78～算式80中的乘法运算，对于发热量qe在运算单元530、532和534中进行算式78～算式80中的乘法运算，对于基板温度te在运算单元531、533和535中进行算式78～算式80中的乘法运算。然后，对于这些结果，在加法单元540、541、546和549中进行算式78中的加法运算，在加法单元543、544、545和550中进行算式79中的加法运算，在加法单元542、547、548和551中进行算式80中的加法运算。来自加法单元541、544和548的输出分别为线圈温度tu、tv和tw。
线圈温度tu、tv和tw被输入到过热处理单元520中，并且被分别保持在存储器517、518和519中以在线圈发热量运算单元512、513和514中的下次的发热量运算中使用。
过热处理单元520与过热处理单元120相同，执行例如日本特许第4356295号公报中记载的异常判定单元25和电动机电流限制单元23的处理。即，如异常判定单元25中的处理那样，判定线圈温度tu、tv和tw是否超过预先设定的三相电动机200的允许临界温度，在超过的情况下，判定为三相电动机200处于过热状态。然后，如果判定为过热状态，则如电动机电流限制单元23中的处理那样，使电流指令值随着时间经过而逐渐减少，使电动机电流随着时间经过而逐渐减少，或者使电流指令值为0，切断电动机电流。此外，也可以搭载该公报中记载的温度检测电路31和温度检测单元26，以判定温度检测电路31的异常。
第5实施方式的动作与第1实施方式的动作例相比，线圈温度估计单元和过热处理单元的动作有所不同。
参照图23的流程图对线圈温度估计单元510的动作例进行说明。
线圈温度估计单元510根据由温度传感器105检测出的基板温度te、三个相的电动机电流以及异常检测信号ad来估计各相的线圈温度tu、tv和tw。
线圈温度估计单元510内的切换单元511在没有输入异常检测信号ad的情况下(步骤s510)，将来自电动机驱动单元170a的三个相的电动机电流(u相电动机电流i1u、v相电动机电流i1v、w相电动机电流i1w)分别作为u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw输出(步骤s520)。在输入了异常检测信号ad的情况下(步骤s510)，确认异常检测信号ad的值(步骤s530)，在异常检测信号ad的值为“1”的情况下，判断为系统1发生了异常，将来自电动机驱动单元170b的三个相的电动机电流(u相电动机电流i2u、v相电动机电流i2v、w相电动机电流i2w)分别作为u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw输出(步骤s540)。在异常检测信号ad的值为“2”的情况下，判断为系统2发生了异常，将来自电动机驱动单元170a的三个相的电动机电流分别作为u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw输出(步骤s550)。在异常检测信号ad的值为“3”的情况下，判断为系统1和系统2双方发生了异常，发出警告(步骤s360)，不输出电动机电流。
u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw分别被输入到线圈发热量运算单元512、513和514中，并且被输入到基板发热量运算单元515中。此外，温度传感器105检测出控制基板的温度(步骤s570)，并将基板温度te输出至基板发热量运算单元515和线圈温度运算单元516。
线圈发热量运算单元512使用u相电动机电流iu以及存储器517中保持的上次估计出的线圈温度tup，在没有输入异常检测信号ad的情况下根据算式60计算出u相的线圈发热量qu，在输入了异常检测信号ad的情况下根据算式66计算出u相的线圈发热量qu(步骤s580)。同样，线圈发热量运算单元513使用v相电动机电流iv以及存储器518中保持的线圈温度tvp，在没有输入异常检测信号ad的情况下根据算式61计算出v相的线圈发热量qv，在输入异常检测信号ad的情况下根据算式67计算v相的线圈发热量qv(步骤s590)，线圈发热量运算单元514使用w相电动机电流iw以及存储器519中保持的线圈温度twp，在没有输入异常检测信号ad的情况下根据算式62计算w相的线圈发热量qw，在输入了异常检测信号ad的情况下根据算式68计算出w相的线圈发热量qw(步骤s600)。另外，基准温度tb、基准温度tb时的线圈电阻ru0、rv0和rw0以及温度系数αu、αv和αw是预先设定的。
基板发热量运算单元515使用输入的电动机电流iu、iv和iw以及基板温度te，在没有输入异常检测信号ad的情况下根据算式72计算出基板发热量qe，在输入了异常检测信号ad的情况下根据算式73计算出基板发热量qe(步骤s610)。基准温度tb、基准温度tb下的基板电阻re0、温度系数αe和发热量qe0是预先设定的。
发热量qu、qv、qw和qe与基板温度te一同被输入到线圈温度运算单元516中。线圈温度运算单元516基于算式78～算式80，根据发热量qu、qv、qw和qe以及基板温度te计算出线圈温度tu、tv和tw(步骤s620)。线圈温度tu、tv和tw被输入到过热处理单元520中，并且分别被保持在存储器517、518和519中(步骤s630)。
过热处理单元520根据线圈温度tu、tv和tw判定是否处于过热状态，在判定为过热状态的情况下，进行过热保护处理。
对本发明的第6实施方式进行说明。
虽然第6实施方式的整体结构与第5实施方式相同，但是线圈温度估计单元内的线圈温度运算单元的结构有所不同。
对于作为第5实施方式的线圈温度运算单元516中的运算的基础的算式78～算式80，根据各相的对称性，可以如下述算式81那样设置。
算式81
guu′＝gvv′＝gww′＝gl
guv′＝gvu′＝guw′＝gwu′＝gvw′＝gwv′＝gm
geu′＝gev′＝gew′＝ge
gtu＝gtv＝gtw＝gte
将上述算式81代入算式78～算式80进行整理时，得到下述算式82～算式84。
算式82
tu＝glqu+gm(qv+qw)+geqe+gtete
算式83
tv＝glqv+gm(qw+qu)+geqe+gtete
算式84
tw＝glqw+gm(qu+qv)+geqe+gtete
当用框图表示上述算式82～算式84时，如图24所示，第5实施方式的线圈温度运算单元利用图24所示的结构，根据发热量qu、qv、qw和qe以及基板温度te计算出线圈温度tu、tv和tw。即，在运算单元561、563和566中分别进行向发热量qu、qv和qw的gl的乘法运算，在加法运算单元572、570和571中分别进行算式82～算式84中的括号内的加法运算，在运算单元564、565和562中分别进行对这些相加结果的gm的乘法运算。此外，在运算单元567和568中分别进行算式82～算式84所共同的第3项的乘法运算和第4项的乘法运算，并在加法单元576中进行它们的加法运算。然后，针对以上结果，在加法单元573和577中进行算式82的加法运算，在加法单元574和578中进行算式83的加法运算，在加法单元575和579中进行算式84的加法运算。来自加法单元577、578和579的输出分别成为线圈温度tu、tv和tw。
第6实施方式中的线圈温度估计的动作与第5实施方式中的动作相比，只是上述线圈温度运算单元的动作不同，而其它动作相同。
另外，在第5和第6实施方式中，线圈温度运算单元利用图22或图24所示的结构进行运算，但是也可以在cpu内部通过程序来执行。此外，虽然以三相电动机为对象，但是本实施方式也可以适用于三相以外的相数的电动机。系统数也不限于双系统，还可以适用于三个系统以上的电动机。在三个系统以上的情况下，根据正常的系统的数量来调整在异常发生时的发热量计算中使用的增益β。
此外，在上述实施方式(第1～第6实施方式)中，电流控制单元对电流指令值进行从dq旋转坐标系向uvw固定坐标系的二相/三相变换，但是也可以对电压指令值来进行。该情况下，需要将从电动机驱动单元反馈的三个相的电动机电流以及由异常检测电路检测出的三个相的电动机电流检测值变换为dq旋转坐标系的两个相的电流的三相/二相变换单元，异常检测单元通过比较两个相的电流指令值和两个相的电动机电流检测值来进行异常的检测。此外，作为检测出的故障，以电动机驱动电路的逆变器的故障为对象，但是，在电动机绕组发生故障的情况下，也可以适用本实施方式。此外，线圈的结线方法是星型结线，但是也可以是△(delta)结线。
对本发明的第7实施方式进行说明。
在上述第1～第6实施方式中，三相电动机具有双系统的电动机绕组，但是在本实施方式中，电动机绕组为一个系统，此外，来自控制基板的发热对线圈温度的影响微乎其微，是可以忽视的水平。
将第7实施方式的结构例与图2对应地在图25中示出，对相同的结构标注相同的符号并省略说明。此外，温度传感器105和过热处理单元520与第5实施方式相同，因此省略说明。
在图25中，电动机电流检测器38检测电动机20的电动机电流im，但是本实施方式中的电动机20是三相电动机，被检出的是作为各相的电动机电流的u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw，这些三个相的电动机电流作为电动机电流im被反馈。此外，u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw分别被输入到线圈发热量运算单元710、720和730中。
线圈发热量运算单元710、720和730与第5实施方式中的线圈发热量运算单元512、513和514相同，分别计算出各相的线圈的发热量(线圈发热量)qu、qv和qw，但是，由于本实施方式的电动机绕组为单系统，因此线圈电阻不是将系统整合而换算得到的，而是各相的线圈电阻本身。使用那样的线圈电阻，与正常时的第5实施方式的线圈发热量运算单元相同，根据下述算式85～算式87计算出发热量qu、qv和qw。
算式85
qu＝ru(tu)×iu(t)2
算式86
qv＝rv(tv)×iu(t)2
算式87
qw＝rw(tw)×iw(t)2
此外，线圈温度为t时的线圈电阻ru(t)、rv(t)和rw(t)与第5实施方式的情况相同，能够根据下述算式88～90计算出，因此，在算式85～算式87中分别代入算式88～算式90，能够根据下述算式91～算式93计算出发热量qu、qv和qw。
算式88
ru(t)＝ru0×{1+αu×(t-tb)}
算式89
rv(t)＝rv0×{1+αv×(t-tb)}
算式90
rw(t)＝rw0×{1+αw×(t-tb)}
算式91
qu＝ru0×{1+αu×(tu-tb)}×iu(t)2
算式92
qv＝rv0×{1+αv×(tv-tb)}×iv(t)2
算式93
qw＝rw0×{1+αw×(tw-tb)}×iw(t)2
线圈发热量运算单元710、720和730分别使用上述算式91～算式93计算出发热量qu、qv和qw。
线圈温度运算单元740根据发热量qu、qv和qw以及基板温度te计算出各相的线圈温度tu’、tv’和tw’。对用于计算它们的式子的导出进行说明。
可以根据发热量qu、qv和qw以及外部气温t0，通过下述算式94～算式97来表示向各相的线圈温度tu、tv和tw以及基板温度te的传递函数。
算式94
tu＝guu(s)qu+gvu(s)qv+gwu(s)qw+g0u(s)t0
算式95
tv＝guv(s)qu+gvv(s)qv+gwv(s)qw+g0v(s)t0
算式96
tw＝guw(s)qu+gvw(s)qv+gww(s)qw+g0w(s)t0
算式97
te＝gue(s)qu+gve(s)qv+gwe(s)qw+g0e(s)t0
这里，gxy(s)是从发热量qx向y相的线圈温度ty的频率特性(发热量频率特性)(x为u、v、w中的任意一个，y为u、v、w、e中的任意一个，g0y是从外部气温t0向y相的线圈温度ty的频率特性(外部气温频率特性)(y是u、v、w、e中的任意一个)，为了简化说明，设控制基板为e相。在发热量、外部气温和各相的温度(线圈温度、基板温度)之间的关系近似地为线性组合的情况下，上述频率特性被定义为具有规定值的传递函数。
对t0求解上述算式97，将其代入上述算式94～算式96并进行整理，得到下述算式98～算式100(为了简化而容易观察，在以下内容中省略(s))。
算式98
tu＝guu′qu+gvu′qv+gwu′qw+gtute
算式99
tv＝guv′qu+gvv′qv+gwv′qw+gtvte
算式100
tw＝guw′qu+gvw′qv+gww′qw+gtwte
这里，gtb＝g0b/g0e，gab′＝gab-gtbgae(a和b是u、v、w中的任意一个)。
如上所述，在点火开关接通的状态下，即使不对线圈通电，在控制基板上也存在半导体开关元件的微弱的发热，微型计算机或其它半导体的动作引起的发热等与待机电力相当的发热，因此预先将附加线圈温度作为tu0、tv0和tw0求出，在根据上述算式98～算式100估计的线圈温度上如下述算式101～算式103那样进行加法运算，计算出线圈温度tu’、tv’和tw’。
算式101
tu′＝guu′qu+gvu′qv+gwu′qw+gtute+tu0
算式102
tv′＝guv′qu+gvv′qv+gwv′qw+gtvte+tv0
算式103
tw′＝guw′qu+gvw′qv+gww′qw+gtwte+tw0
当用框图表示上述算式101～算式103时，如图26所示，线圈温度运算单元740利用图26所示的结构，根据发热量qu、qv和qw以及基板温度te计算出线圈温度tu’、tv’和tw’。即，线圈温度运算单元770对于输入的发热量qu在运算单元701、705和702中进行算式101～算式103中的乘法运算，对于发热量qv在运算单元706、704和703中进行算式101～算式103中的乘法运算，对于发热量qw在运算单元708、707和709中进行算式101～算式103中的乘法运算，对于基板温度te在运算单元710、711和712中进行算式101～算式103中的乘法运算。然后，在加法单元720、721和726中进行针对这些乘法结果的算式101中的加法运算，在加法单元723、724和725中进行算式102中的加法运算，在加法单元722、727和728中进行算式103中的加法运算，此外，在加法单元729、730和731中分别进行附加线圈温度tu0、tv0和tw0的加法运算。来自加法单元729、730和731的输出分别为线圈温度tu’、tv’和tw’。
线圈温度tu’、tv’和tw’被输入到过热处理单元520中，并且被分别保持在存储器750、760和770中以在线圈发热量运算单元710、720和730中的下次的发热量运算中使用。
另外，线圈温度运算单元由上述线圈发热量运算单元710、720和730以及线圈温度运算单元740构成。
在这样的结构中，参照图27的流程图对线圈温度估计的动作例进行说明。
由电动机电流检测器38检测出的u相电动机电流iu、v相电动机电流iv和w相电动机电流iw分别被输入到线圈发热量运算单元710、720和730中(步骤s710)。此外，温度传感器105检测出控制基板的温度(步骤s720)，并将基板温度te输出至线圈温度运算单元740。另外，电动机电流检测和基板温度检测的顺序可以相反，也可以并行地执行。
线圈发热量运算单元710使用u相电动机电流iu以及存储器750中保持的上次估计的线圈温度tup，根据算式91计算出u相的线圈发热量qu。同样，线圈发热量运算单元720使用v相电动机电流iv以及存储器760中保持的线圈温度tvp，根据算式92计算出v相的线圈发热量qv，线圈发热量运算单元730使用v相电动机电流iw以及存储器770中保持的线圈温度twp，根据算式93计算出w相的线圈发热量qw(步骤s730)。另外，基准温度tb、基准温度tb时的线圈电阻ru0、rv0和rw0以及温度系数αu、αv和αw是预先设定的。
发热量qu、qv和qw与基板温度te一同被输入到线圈温度运算单元740中。线圈温度运算单元740根据算式101～算式103，利用发热量qu、qv和qw以及基板温度te，计算出线圈温度tu’、tv’和tw’(步骤s740)。线圈温度tu’、tv’和tw’被输入到过热处理单元520中，并且被分别保持在存储器750、760和770中(步骤s750)。
另外，也可以将线圈发热量运算单元710、720和730汇总为一个，根据算式91～算式93计算出发热量qu、qv和qw。此外，存储器750、760和770也可以汇总为一个，也可以使用共用存储器。
对本发明的第8实施方式进行说明。
虽然第8实施方式的整体结构与第7实施方式相同，但是线圈温度运算单元的结构有所不同。
对于作为第7实施方式的线圈温度运算单元740中的运算的基础的算式98～算式100，根据各相的对称性，可以如下述算式104那样设置。
算式104
guu′＝gvv′＝gww′＝gl
guv′＝gvu′＝guw′＝gwu′＝gvw′＝gwv′＝gm
gtu＝gtv＝gtw＝gte
当将上述算式104代入算式98～算式100并进行整理时，得到下述算式105～算式107。
算式105
tu＝glqu+gm(qv+qw)+gtete
算式106
tv＝glqv+gm(qw+qu)+gtete
算式107
tw＝glqw+gm(qu+qv)+gtete
通过在根据上述算式105～算式107估计的线圈温度上如下述算式108～算式110那样加上附加线圈温度tu0、tv0和tw0，计算出线圈温度tu’、tv’和tw’。
算式108
tu′＝glqu+gm(qv+qw)+gtete+tu0
算式109
tv′＝glqv+gm(qw+qu)+gtete+tv0
算式110
tw′＝glqw+gm(qu+qv)+gtete+tw0
当用框图表示上述算式108～算式110时，如图28所示，第8实施方式的线圈温度运算单元利用图28所示的结构，根据qu、qv和qw以及基板温度te计算出线圈温度tu’、tv’和tw’。即，分别由运算单元751、753及756进行对发热量qu、qv和qw的gl的乘法运算。此外，在加法单元762、760和761中分别进行算式108～算式110中的括号内的加法运算，在运算单元754、755和752中分别进行对这些相加结果的gm的乘法运算。在算式108～算式110中共同的第3项的乘法运算由运算单元757来进行。然后，在加法单元763和766中对算式108进行这些乘法结果的加法运算，在加法单元764和767中对算式109进行这些乘法结果的加法运算，在加法单元765和768中对算式110进行这些乘法结果的加法运算，此外，在加法单元729、730和731中分别进行附加线圈温度tu0、tv0和tw0的加法运算。来自加法单元729、730和731的输出分别为线圈温度tu’、tv’和tw’。
第8实施方式中的线圈温度估计的动作与第7实施方式中的动作相比，只是上述线圈温度运算单元的动作不同，而其它动作相同。
另外，在第7和第8实施方式中，线圈温度运算单元利用图26或图28所示的结构进行运算，但是也可以在cpu内部通过程序来执行。此外，虽然以三相电动机为对象，但是也可以适用于三相以外的相数的电动机。
标号说明
1：转向盘；
2：柱轴(转向轴、方向盘轴)；
10：扭矩传感器；
12：车速传感器；
13、103：电池；
14：转向角传感器；
20：电动机；
21：旋转角传感器；
30：控制单元(ecu)；
31、130：电流指令值运算单元；
33、150a、150b：电流限制单元；
35、163a、164a、165a：pi控制单元；
36：pwm控制单元；
37、172a、172b：逆变器；
101：电动机旋转角检测电路；
102：电动机角速度运算单元；
104：噪声滤波器；
105：温度传感器；
110、310、510：线圈温度估计单元；
111：电动机电流调整单元；
112a、112b、112c、112d、112e、112f、512、513、514、710、720、730：线圈发热量运算单元；
113、515：基板发热量运算单元；
114、214、314、414、516、740：线圈温度运算单元；
116、316：外部气温估计单元；
117、217、317、417：传递函数矩阵单元；
120、520：过热处理单元；
140：异常检测单元；
160a、160b：电流控制单元；
161a：dq轴电流指令值计算单元；
162a：二相/三相变换单元；
170a，170b：电动机驱动单元；
171a，171b：电流检测电路；
173a，173b：栅极驱动电路；
174a，174b：电源切断电路；
180a，180b：电动机电流切断电路；
181a，181b：异常检测电路；
200：三相电动机(双系统绕组电动机)；
511：切换单元。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！