(57)【要約】【課題】回転電機においてコイル温度推定値の誤差を低減する。【解決手段】回転電機１０の算出部５４０は、ステータコイル１４４に設けられたサーミスタ１９１による第１の温度測定値に基づいて推定されるコイル温度推定値を算出する。算出部５４０は、第１の温度測定値のうち前回の測定値と今回の測定値との変化量と、トルク指令値とに応じて、コイル温度推定値の前回の推定値からの乖離量を算出する。その後、算出部５４０は、前回の推定値と第２の温度測定値との差分に応じて乖離量を補正した補正乖離量を算出する。その後、算出部５４０は、これまでの補正乖離量の積算値を前記第１の温度測定値に加算した値をコイル温度推定値の今回の推定値として算出する。【選択図】図１
2018074810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機であって、
ステータコイルと、
前記ステータコイルに設けられた第１のサーミスタと、
前記第１のサーミスタによって測定される第１の温度測定値を取得する第１の取得部と、
前記ステータコイルに冷媒を供給する冷却機構と、
前記冷媒の温度を測定する第２のサーミスタと、
前記第２のサーミスタによって測定される第２の温度測定値を取得する第２の取得部と、
前記回転電機が出力するトルクを示すトルク指令値を取得する第３の取得部と、
前記第１の温度測定値に基づいて推定される前記ステータコイルの温度を示すコイル温度推定値を算出する算出部と
を備え、
前記算出部は、
前記第１の温度測定値のうち前回の測定値と今回の測定値との変化量と、前記トルク指令値とに応じて、前記コイル温度推定値の前回の推定値からの乖離量を算出する第１の算出部と、
前記前回の推定値と前記第２の温度測定値との差分に応じて前記乖離量を補正した補正乖離量を算出する第２の算出部と、
これまでの前記補正乖離量の積算値を前記第１の温度測定値に加算した値を前記コイル温度推定値の今回の推定値として算出する第３の算出部と
を含む、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、回転電機に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機としては、電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機と、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、電動機および発電機の両方として機能する電気機器とが知られている。回転電機の温度、特に、回転電機を構成するステータコイルの温度は、回転電機の性能に影響を与える可能性があるため、ステータコイルの温度を正確に把握した上で回転電機を制御することが求められる。ステータコイルの温度を取得するのにステータコイルにサーミスタ（温度センサ）が設けられる。しかし、ステータコイルの場所によって温度が相違する。温度センサの測定値が必ずしも回転電機の制御に用いる温度として、ステータコイルを代表する温度であるとは限らない。
【０００３】
特許文献１には、ステータコイルに設けられたサーミスタと、ステータコイルに冷媒を供給する冷却機構とを備える回転電機において、サーミスタによって測定される温度測定値に基づいて、ステータコイルの温度として推定されるコイル温度推定値を算出する技術が開示されている。特許文献１の技術は、コイル温度推定値の誤差を軽減するために、回転電機のトルクと温度測定値の変化率との関係に応じてコイル温度推定値を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４０７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、ステータコイルと冷媒との温度差に応じてステータコイルからの放熱量が変化することについて考慮されておらず、回転電機の動作条件によっては、コイル温度推定値の誤差が大きくなる場合がある。そのため、特許文献１の技術には、コイル温度推定値の誤差を低減する観点から改善する余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示する一形態における回転電機は、ステータコイルと、第１のサーミスタと、第１の取得部と、冷却機構と、第２のサーミスタと、第２の取得部と、第３の取得部と、算出部とを備える。第１のサーミスタは、ステータコイルに設けられている。第１の取得部は、第１のサーミスタによって測定される第１の温度測定値を取得する。冷却機構は、ステータコイルに冷媒を供給する。第２のサーミスタは、冷媒の温度を測定する。第２の取得部は、第２のサーミスタによって測定される第２の温度測定値を取得する。第３の取得部は、回転電機が出力するトルクを示すトルク指令値を取得する。算出部は、第１の温度測定値に基づいて推定されるステータコイルの温度を示すコイル温度推定値を算出する。算出部は、第１の算出部と、第２の算出部と、第３の算出部とを含む。第１の算出部は、第１の温度測定値のうち前回の測定値と今回の測定値との変化量と、トルク指令値とに応じて、コイル温度推定値の前回の推定値からの乖離量を算出する。第２の算出部は、前回の推定値と第２の温度測定値との差分に応じて乖離量を補正した補正乖離量を算出する。第３の算出部は、これまでの補正乖離量の積算値を第１の温度測定値（今回の測定値）に加算した値をコイル温度推定値の今回の推定値として算出する。
【０００７】
上記形態における回転電機によれば、前回の推定値と第２の温度測定値との差分に応じて乖離量を補正することによって、ステータコイルと冷媒との温度差を考慮してコイル温度推定値を算出できる。その結果、コイル温度推定値の誤差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】回転電機の構成を示す説明図である。
【図２】コイル温度推定処理を示すフローチャートである。
【図３】乖離量を算出する処理の一例を示す説明図である。
【図４】補正乖離量を算出する処理の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、回転電機１０の構成を示す説明図である。回転電機１０は、車両に搭載され、車両の駆動輪を駆動する動力を生成する電動機として動作する。回転電機１０は、発電機としても動作可能である。
【００１０】
回転電機１０は、筐体１１０と、ロータ１２０と、回転軸１３０と、ステータ１４０とを備える。回転電機１０の筐体１１０は、ロータ１２０およびステータ１４０を収容する。回転電機１０のロータ１２０は、永久磁石が埋め込まれた回転子である。回転電機１０の回転軸１３０は、ロータ１２０と共に回転可能に、軸受け１１２を介して筐体１１０に支持されている。回転電機１０のステータ１４０は、ステータコア１４２にステータコイル１４４を巻き付けた固定子である。図１では、回転軸１３０の中心線より下側の部品の図示は省略した。
【００１１】
回転電機１０は、ステータコイル１４４に冷媒ＣＬを供給する冷却機構として、更に、冷却ポンプ１７２と、冷却配管１７４とを備える。回転電機１０の冷却ポンプ１７２は、冷却配管１７４内の冷媒ＣＬを筐体１１０内へと送出する。回転電機１０の冷却配管１７４は、冷媒ＣＬを筐体１１０内へと流す流路である。回転電機１０の筐体１１０は、冷却機構の一部として、冷媒流路１１６と、冷媒吐出口１１８とを含む。筐体１１０の冷媒流路１１６は、冷却配管１７４から流入する冷媒ＣＬを冷媒吐出口１１８へと流す流路である。筐体１１０の冷媒吐出口１１８は、冷媒流路１１６の端部に設けられた開口であり、冷媒流路１１６を流れる冷媒ＣＬをステータコイル１４４に向けて吐出する。
【００１２】
回転電機１０は、温度を測定する温度センサとして、更に、サーミスタ１９１と、サーミスタ１９２とを備える。回転電機１０のサーミスタ１９１は、ステータコイル１４４に設けられた第１のサーミスタである。回転電機１０のサーミスタ１９２は、冷媒ＣＬの温度を測定する第２のサーミスタである。サーミスタ１９２は、冷媒流路１１６に設けられている。
【００１３】
回転電機１０は、更に、ロータ１２０の回転を制御する制御部５００を備える。制御部５００は、ステータコイル１４４を流れる電流を制御することによって、ロータ１２０の回転を制御する。ステータコイル１４４の温度は、回転電機１０の性能に影響を与える可能性があるため、制御部５００は、ステータコイル１４４の温度を考慮した上で、ロータ１２０の回転を制御する。
【００１４】
回転電機１０の制御部５００は、第１の取得部５１０と、第２の取得部５２０と、第３の取得部５３０と、算出部５４０と、記憶部５５０を備える。第１の取得部５１０は、サーミスタ１９１によって測定される第１の温度測定値Ｔ１を取得する。第２の取得部５２０は、サーミスタ１９２によって測定される第２の温度測定値Ｔ２を取得する。第３の取得部５３０は、回転電機１０が出力するトルクを示すトルク指令値ＣＭｔを取得する。トルク指令値ＣＭｔは、回転電機１０の外部から回転電機１０に対して要求される出力トルクの値である。算出部５４０は、第１の温度測定値Ｔ１に基づいて推定されるステータコイル１４４の温度を示すコイル温度推定値ＴＥｃを算出する。記憶部５５０は、コイル温度推定値ＴＥｃの算出に用いるデータを記憶する。
【００１５】
制御部５００の算出部５４０は、第１の算出部５４２と、第２の算出部５４４と、第３の算出部５４６とを含む。第１の算出部５４２は、第１の温度測定値Ｔ１のうち前回の測定値Ｔ１（ｎ−１）と今回の測定値Ｔ１（ｎ）との変化量ＣＴ１と、トルク指令値ＣＭｔとに応じて、コイル温度推定値ＴＥｃの前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）からの乖離量Ｔｎを算出する。第２の算出部５４４は、前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）と第２の温度測定値Ｔ２との差分ＤＴ２に応じて乖離量Ｔｎを補正した補正乖離量ＴＣｎを算出する。第３の算出部５４６は、これまでの補正乖離量ＴＣｎの積算値ΣＴＣｎ（ｉ）、（ｉ＝１〜ｎ）を、第１の温度測定値Ｔ１（今回の測定値Ｔ１（ｎ））に加算し、その値をコイル温度推定値ＴＥｃの今回の推定値ＴＥｃ（ｎ）として算出する。
【００１６】
制御部５００の各部によって実現される各種機能は、コンピュータプログラムに基づいてソフトウェア的に実現される。制御部５００の各種機能の少なくとも一部は、回路構成に基づいてハードウェア的に実現されてもよい。
【００１７】
図２は、コイル温度推定処理を示すフローチャートである。制御部５００は、回転電機１０に電源が投入された後、図２のコイル温度推定処理を定期的に実行する。
【００１８】
制御部５００は、図２のコイル温度推定処理を開始した後、サーミスタ１９１によって測定される第１の温度測定値Ｔ１のうち前回の測定値Ｔ１（ｎ−１）と今回の測定値Ｔ１（ｎ）とを取得する（ステップＳ１１０）。第１の温度測定値Ｔ１は、ステータコイル１４４に設けられたサーミスタ１９１によって測定される温度を示す。
【００１９】
制御部５００は、第１の取得部５１０による機能に基づいて動作することによって、サーミスタ１９１からの出力信号に基づいて、第１の温度測定値Ｔ１の今回の測定値Ｔ１（ｎ）を取得する。制御部５００は、記憶部５５０に記憶されている前回のコイル温度推定処理で用いたデータを読み出すことによって、第１の温度測定値Ｔ１の前回の測定値Ｔ１（ｎ−１）を取得する。
【００２０】
第１の温度測定値Ｔ１を取得した後（ステップＳ１１０）、制御部５００は、第１の温度測定値Ｔ１のうち前回の測定値Ｔ１（ｎ−１）と今回の測定値Ｔ１（ｎ）との変化量ＣＴ１を算出する（ステップＳ１２０）。変化量ＣＴ１は、次の式１によって表される。
ＣＴ１＝Ｔ１（ｎ）−Ｔ１（ｎ−１）      ・・・（１）
【００２１】
変化量ＣＴ１を算出した後、制御部５００は、第３の取得部５３０による機能に基づいて動作することによって、回転電機１０が出力するトルクを示すトルク指令値ＣＭｔを取得する（ステップＳ１３０）。
【００２２】
トルク指令値ＣＭｔを取得した後（ステップＳ１３０）、制御部５００は、第１の算出部５４２による機能に基づいて動作することによって、変化量ＣＴ１とトルク指令値ＣＭｔとに応じて、コイル温度推定値ＴＥｃの前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）からの乖離量Ｔｎを算出する（ステップＳ１４０）。
【００２３】
図３は、乖離量Ｔｎを算出する処理の一例を示す説明図である。制御部５００の記憶部５５０には、複数の乖離量算出マップ６１０ａ，６１０ｂ，６１０ｃが予め記憶されている。乖離量算出マップ６１０ａ，６１０ｂ，６１０ｃは、変化量ＣＴ１とトルク指令値ＣＭｔとに応じた乖離量Ｔｎの値を評価試験に基づいてデータマッピングした情報である。乖離量算出マップ６１０ａは、差分ＤＴ２が０℃となる状態における乖離量Ｔｎである乖離量Ｔｎ＿ａをデータマッピングしたマップである。乖離量算出マップ６１０ｂは、差分ＤＴ２が３０℃となる状態における乖離量Ｔｎである乖離量Ｔｎ＿ｂをデータマッピングしたマップである。乖離量算出マップ６１０ｃは、差分ＤＴ２が５０℃となる状態における乖離量Ｔｎである乖離量Ｔｎ＿ｃをデータマッピングしたマップである。
【００２４】
制御部５００は、乖離量算出マップ６１０ａ，６１０ｂ，６１０ｃの各々を参照することによって、変化量ＣＴ１とトルク指令値ＣＭｔとに応じた乖離量Ｔｎとして、乖離量算出マップ６１０ａから乖離量Ｔｎ＿ａを算出し、乖離量算出マップ６１０ｂから乖離量Ｔｎ＿ｂを算出し、乖離量算出マップ６１０ｃから乖離量Ｔｎ＿ｃを算出する。図３の例では、変化量ＣＴ１が値「−２」であるとともにトルク指令値ＣＭｔが値「−１００」の場合、制御部５００は、乖離量算出マップ６１０ｃから乖離量Ｔｎ＿ｃとして値「２．０」を算出する。制御部５００が算出する乖離量Ｔｎの差分ＤＴ２ごとの値は、２つ以上であればよく、乖離量Ｔｎ＿ａ，Ｔｎ＿ｂ，Ｔｎ＿ｃの３つに限らず、４つ以上であってもよい。
【００２５】
乖離量Ｔｎを算出した後（ステップＳ１４０）、制御部５００は、第２の取得部５２０による機能に基づいて動作することによって、サーミスタ１９２によって測定される第２の温度測定値Ｔ２を取得する（ステップＳ１５０）。第２の温度測定値Ｔ２は、冷媒吐出口１１８からステータコイル１４４に向けて吐出される冷媒ＣＬの温度を示す。
【００２６】
第２の温度測定値Ｔ２を取得した後（ステップＳ１５０）、制御部５００は、コイル温度推定値ＴＥｃの前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）を取得する（ステップＳ１６０）。制御部５００は、記憶部５５０に記憶されている前回のコイル温度推定処理で算出したデータを読み出すことによって、コイル温度推定値ＴＥｃの前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）を取得する。
【００２７】
前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）を取得した後（ステップＳ１６０）、制御部５００は、前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）と第２の温度測定値Ｔ２との差分ＤＴ２を算出する（ステップＳ１７０）。差分ＤＴ２は、次の式２によって表される。
ＤＴ２＝ＴＥｃ（ｎ−１）−Ｔ２      …（２）
【００２８】
差分ＤＴ２を算出した後（ステップＳ１７０）、制御部５００は、第２の算出部５４４による機能に基づいて動作することによって、差分ＤＴ２に応じて乖離量Ｔｎを補正した補正乖離量ＴＣｎを算出する（ステップＳ１８０）。
【００２９】
図４は、補正乖離量ＴＣｎを算出する処理の一例を示す説明図である。図４には、差分ＤＴ２と乖離量Ｔｎとの関係を示すグラフが描かれている。図４の横軸は差分ＤＴ２を示し、図４の縦軸は乖離量Ｔｎを示す。制御部５００は、乖離量Ｔｎ＿ａ，Ｔｎ＿ｂ，Ｔｎ＿ｃを用いた線形補間によって算出される乖離量Ｔｎにおいて、前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）と第２の温度測定値Ｔ２とから算出した差分ＤＴ２の値に対応する乖離量Ｔｎの値を補正乖離量ＴＣｎとして算出する。
【００３０】
補正乖離量ＴＣｎを算出した後（ステップＳ１８０）、制御部５００は、第３の算出部５４６による機能に基づいて動作することによって、コイル温度推定値ＴＥｃの今回の推定値ＴＥｃ（ｎ）を算出する（ステップＳ１９０）。今回の推定値ＴＥｃ（ｎ）は、これまでの補正乖離量ＴＣｎの積算値ΣＴＣｎ（ｉ）、（ｉ＝１〜ｎ）を、第１の温度測定値Ｔ１（今回の測定値Ｔ１（ｎ））に加算した値であり、次の式３によって表される。
ＴＥｃ（ｎ）＝Ｔ１（ｎ）＋ΣＴＣｎ（ｉ），  （ｉ＝１〜ｎ）    ・・・（３）
【００３１】
ステップＳ１９０にてコイル温度推定値ＴＥｃの今回の推定値ＴＥｃ（ｎ）を算出した後、制御部５００は、図２のコイル温度推定処理を終了する。制御部５００は、今回の推定値ＴＥｃ（ｎ）を考慮した上で、ステータコイル１４４を流れる電流を制御することによって、ロータ１２０の回転を制御する。
【００３２】
以上説明した回転電機１０によれば、前回の推定値ＴＥｃ（ｎ−１）と第２の温度測定値Ｔ２との差分ＤＴ２に応じて乖離量Ｔｎを補正することによって、ステータコイル１４４と冷媒ＣＬとの温度差を考慮してコイル温度推定値ＴＥｃを算出できる。その結果、コイル温度推定値ＴＥｃの誤差を低減できる。
【００３３】
以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０…回転電機
１１０…筐体
１１６…冷媒流路
１１８…冷媒吐出口
１２０…ロータ
１３０…回転軸
１４０…ステータ
１４２…ステータコア
１４４…ステータコイル
１７２…冷却ポンプ
１７４…冷却配管
１９１…サーミスタ
１９２…サーミスタ
５００…制御部
５１０…第１の取得部
５２０…第２の取得部
５３０…第３の取得部
５４０…算出部
５４２…第１の算出部
５４４…第２の算出部
５４６…第３の算出部
５５０…記憶部
６１０ａ…乖離量算出マップ
６１０ｂ…乖離量算出マップ
６１０ｃ…乖離量算出マップ
ＣＬ…冷媒
【図１】
2018074810.tif 000003
【図２】
2018074810.tif 000004
【図３】
2018074810.tif 000005
【図４】
2018074810.tif 000006