(57)【要約】  温度推定モジュール（１０４）は、モータ（１１７）のロータに関連する磁石の温度変化を、動作磁束強度に基づいて推定する。動作磁束強度は、既知の周囲温度およびモータの所定の動作範囲において決定された基準磁束強度と比較される。温度推定モジュール（１０４）またはシステム（１２０）は、推定温度変化と、所定の動作範囲と一致するモータ（１１７）の目標出力トルクの磁気トルク成分との間において、関係を作る。電流調節モジュール（１０７）またはシステム（１２０）は、作った関係にしたがって、推定した温度変化に関連する軸トルクの変動をモータ（１１７）が補償するために、コマンド（例えば、直角軸電流コマンド）を調節する。【選択図】      図１
2014515244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石が関連するロータとステータとを含む電気モータを制御する方法であって、
前記モータのロータに関連する前記磁石の温度変化を、動作磁束強度に基づいて推定するステップであって、前記動作磁束強度が、既知の周囲温度および前記モータの所定の動作範囲において決定された基準磁束強度と比較される、ステップと、
前記推定温度変化と、前記所定の動作範囲と一致する前記モータの目標出力トルクの磁気トルク成分との間において、関係を作るステップと、
前記作った関係にしたがって、前記推定した温度変化に関連する軸トルクの変動を前記モータが補償するために、コマンドを調節するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記動作磁束強度が、動作直角軸電圧コマンドから得られ、前記基準磁束強度が基準直角軸電圧コマンドから得られる、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記関係を作るステップが、前記目標出力トルクの磁気トルク成分を、前記基準磁束強度、直接軸電流コマンド、直角軸電流コマンド、直接軸インダクタンス、および直角軸インダクタンスの関数として決定するステップを含む、方法。  
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記コマンドを調節するステップが、更に、直角軸電流コマンドを調節するステップを含む、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記コマンドを調節するステップが、更に、温度上昇に応答して、直角軸電流コマンドを増加するステップを含む、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記コマンドを調節するステップが、更に、前記推定温度変化および前記目標出力トルクの磁気トルク成分に基づいて、直角軸電流成分を調節するステップを含む、方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記推定温度変化における変化が、以下の式にしたがって決定され、
【数１３】
2014515244.tif 000015
ここで、ΔTmagnetは磁石の温度変化であり、ΔTmagnetの値が正であると温度の上昇を示し、ΔTmagnetの値が負であると温度の低下を示し、ξは前記ロータの磁石の負温度係数であり、Δλｆは位相毎の磁束変化であり、λfRは既知の基準温度および前記モータの所定の動作範囲における位相毎の磁束である、方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、前記磁気トルク成分が、以下の式にしたがって決定され、
【数１４】
2014515244.tif 000016
ここで、WCmagは、前記磁気トルク成分の重み付けであり、ppはモータの極対数であり、λfRは、既知の基準温度および前記所定の温度範囲における位相毎の最大磁束漏れであり、id *はそれぞれの直接軸電流コマンドであり、iq *は対応する直角軸電流コマンドであり、Ldは直接軸インダクタンスであり、Lqは、直角軸インダクタンスである、方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記関係が、以下の式にしたがって決定され、
【数１５】
2014515244.tif 000017
ここで、Jqはｑ−軸電流コマンドの調節係数であり、WCmagは磁気トルク重み付け、ΔTmagnetは計算した磁石温度変化、ξは前記磁石の永久磁石材料の負温度係数、Δλfは位相毎の磁束変化、λfRは前記既知の周囲温度および前記所定の動作範囲における位相毎の磁束である、方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記コマンドが、以下の式に従って決定され、
【数１６】
2014515244.tif 000018
ここで、i*q_adjustedは、直角軸電流コマンドおよびJq調節係数の積であり、Jqはq−軸電流コマンドの調節係数であり、ΔTmagnetは計算された磁石温度変化であり、ξは前記磁石の永久磁石材料の負温度係数であり、WCmagは磁性トルク重み付けであり、Δλfは、位相毎の磁束変化であり、λRfは既知の周囲温度および前記所定の動作範囲における位相毎の磁束である、方法。
【請求項１１】
電気モータを制御するシステムであって、前記モータが、磁石が関連するロータと、ステータとを含み、前記システムが、
前記モータのロータに関連する前記磁石の温度変化を、動作磁束強度に基づいて推定し、前記動作磁束強度が、既知の周囲温度および前記モータの所定の動作範囲において決定された基準磁束強度と比較される、データ・プロセッサと、
前記推定温度変化と、前記所定の動作範囲と一致する前記モータの目標出力トルクの磁気トルク成分との間において、関係を作る温度推定モジュールと、
前記作った関係にしたがって、前記推定した温度変化に関連する軸トルクの変動を前記モータが補償するために、コマンドを調節する電流調節モジュールと、
を含む、システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記データ・プロセッサが、前記動作磁束強度を動作直角軸電圧コマンドから得るように構成されており、更に前記データ・プロセッサが、前記基準磁束強度を基準直角軸電圧コマンドから得るように構成されている、システム。
【請求項１３】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記データ・プロセッサが、前記関係を作るために前記温度推定モジュールのソフトウェア命令を実行するように構成されており、前記関係が、前記目標出力トルクの磁気トルク成分を、前記基準磁束強度、直接軸電流コマンド、直角軸電流コマンド、直接軸インダクタンス、および直角軸インダクタンスの関数として含む、システム。  
【請求項１４】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記コマンドが、更に、直角軸電流コマンドを含む、システム。
【請求項１５】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記コマンドが、対応する温度上昇に応答する、直角軸電流コマンドのそれぞれの増加を含む、システム。
【請求項１６】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記コマンドが、前記推定温度変化および前記目標出力トルクの磁気トルク成分に基づく、直角軸電流成分に対する調節を含む、システム。
【請求項１７】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記推定温度変化における変化が、前記データ・プロセッサによって以下の式にしたがって決定され、
【数１７】
2014515244.tif 000019
ここで、ΔTmagnetは磁石の温度変化であり、ΔTmagnetの値が正であると温度の上昇を示し、ΔTmagnetの値が負であると温度の低下を示し、ξは前記ロータの磁石の負温度係数であり、Δλｆは位相毎の磁束変化であり、λfRは既知の周囲温度および前記モータの所定の動作範囲における位相毎の磁束である、システム。
【請求項１８】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記磁気トルク成分が、前記データ・プロセッサによって以下の式にしたがって決定され、
【数１８】
2014515244.tif 000020
ここで、WCmagは、前記磁気トルク成分の重み付けであり、ppはモータの極対数であり、λfRは、既知の周囲温度および前記所定の温度範囲における位相毎の最大磁束漏れであり、id *はそれぞれの直接軸電流コマンドであり、iq *は対応する直角軸電流コマンドであり、Ldは直接軸インダクタンスであり、Lqは、直角軸インダクタンスである、システム。
【請求項１９】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記関係が、前記データ・プロセッサによって以下の式にしたがって決定され、
【数１９】
2014515244.tif 000021
ここで、Jqはｑ−軸電流コマンドの調節係数であり、WCmagは磁気トルク重み付け、ΔTmagnetは計算した磁石温度変化、ξは前記磁石の永久磁石材料の負温度係数、Δλfは位相毎の磁束変化、λfRは前記周囲温度および前記所定の動作範囲における位相毎の磁束である、システム。
【請求項２０】
請求項１１記載のシステムにおいて、前記コマンドが、前記データ・プロセッサによって以下の式に従って決定され、
【数２０】
2014515244.tif 000022
ここで、i*q_adjustedは、直角軸電流コマンドおよびJq調節係数の積であり、Jqはq−軸電流コマンドの調節係数であり、ΔTmagnetは計算された磁石温度変化であり、ξは前記磁石の永久磁石材料の負温度係数であり、WCmagは磁性トルク重み付けであり、Δλfは、位相毎の磁束変化であり、λRfは既知の周囲温度および前記所定の動作範囲における位相毎の磁束である、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文書は、35.U.S.C 119(e)に基づいて、２０１１年２月２３日に出願されMETHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING AN ELECTRIC MOTOR WITH TEMPERATURE COMPENSATION（温度補償と共に電気モータを制御する方法およびシステム）と題する米国仮特許出願第６１／４４５，６５０号に基づく優先権を主張する。
発明の分野
本発明は、温度補償と共に電気モータを制御する方法およびシステムに関する。
【従来技術】
【０００２】
電気モータは、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータまたはＩＰＭ同期モータのように、永久磁石を有するロータおよびステータを特徴とすることができる。内部永久磁石（ＩＰＭ）モータまたはＩＰＭ同期装置は、ロータに関連する磁石の温度変化のために、変動する磁場強度を有する場合がある。一方、磁場強度が減少すると、モータの出力トルクおよび動作効率が低下する傾向がある。ある種のモータでは、ステータ筐体またはステータ巻線とは異なり、ロータ上の磁石の温度を測定する直接温度センサがない。更に、ロータ磁石温度は明確に定められていないこともあり、ステータ巻線の温度または冷却剤温度との関係は、モータの異なる速度領域では、誤差があることや、一貫性がないこともある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、温度補償と共に電気モータを制御する方法およびシステムの改良が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、電気モータを制御する方法およびシステムは、ロータ磁石が関連するロータと、ステータとを含む。温度推定モジュールが、モータのロータに関連する磁石の温度変化を動作磁束強度に基づいて推定する。動作磁束強度は、既知の周囲温度においてそしてモータの所定動作範囲について決定された基準磁束強度と比較される。温度推定モジュールまたはシステムは、推定した温度変化と所定動作範囲と一致するモータの目標出力トルクの磁気トルク成分との間に関係を作る。電流調節モジュールまたはデータ処理システムは、作られた関係にしたがって、推定した温度変化と関連する軸トルク変動を補償するように、モータに対するコマンド（例えば、直角軸電流コマンドまたは直角軸電流）を調節する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、温度補償と共に電気モータを制御するシステムの一実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、図１と密接に結びついた電子データ処理システムのブロック図である。
【図３】図３は、図１よりも詳細にシステムの一部を示すブロック図である。
【図４】図４は、温度補償と共に電気モータを制御する方法の第１実施形態のフロー・チャートである。
【図５】図５は、温度補償と共に電気モータを制御する方法の第２実施形態のフロー・チャートである。
【図６】図６は、温度補償と共に電気モータを制御する方法の第３実施形態のフロー・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
一実施形態によれば、図１は、モータ１１７（例えば、内部永久磁石（ＩＰＭ）モータ）または他の交流装置(alternating current machine)を制御するシステムを開示する。一実施形態では、このシステムは、モータ１１７を別にして、インバータまたはモータ・コントローラと呼ぶこともできる。
【０００７】
本システムは、電子モジュール、ソフトウェア・モジュール、または双方を含む。一実施形態では、モータ・コントローラは、１つ以上のソフトウェア・モジュールのソフトウェア命令の格納、処理、または実行をサポートするために電子データ処理システム１２０を含む。電子データ処理システム１２０は、図１では、破線で示されており、図２において更に詳細に示されている。
【０００８】
データ処理システム１２０は、インバータ回路１８８に結合されている。インバータ回路１８８は、半導体駆動回路を含む。この半導体駆動回路は、スイッチング半導体（例えば、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）または他のパワー・トランジスタ）を駆動または制御して、モータ１１７の制御信号を出力する。一方、インバータ回路１８８はモータ１１７に結合されている。モータ１１７は、センサ１１５（例えば、位置センサ、リゾルバ、またはエンコーダ位置センサ）と関連付けられている。センサ１１５は、モータ軸１２６またはロータと関連付けられている。センサ１１５およびモータ１１７は、データ処理システム１２０に結合されており、可能なフィードバック・データまたは信号の中でもとりわけ、例えば、フィードバック・データ（例えば、ｉａ、ｉｂ、ｉｃのような電流フィードバック・データ）、生の位置信号を供給する。他の可能なフィードバック・データには、巻線温度読み取り値、インバータ回路１８８の半導体温度読み取り値、三相電圧データ、あるいはモータ１１７についての他の熱情報または性能情報が含まれるが、これらに限定されるのではない。
【０００９】
一実施形態では、トルク・コマンド生成モジュール１０５がｄ−ｑ軸電流生成モジュール１０９（例えば、ｄ−ｑ軸電流生成参照表）に結合されている。ｄ−ｑ軸電流とは、モータ１１７のような、ベクトル制御交流装置のコンテキストにおいて該当する、直接軸電流(direct axis current)および直角軸電流を指す。ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９の出力、および電流調節モジュール１０７（例えば、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７）の出力は、加算器１１９に供給される。一方、加算器１１９の１つ以上の出力（例えば、直接軸電流データ（ｉｄ＊）および直角軸電流データ（ｉｑ＊））は、電流調整コントローラ１１１に供給または結合される。
【００１０】
電流調整コントローラ１１１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）生成モジュール１１２（例えば、空間ベクトルＰＷＭ生成モジュール）と通信することができる。電流調整コントローラ１１１は、ｄ−ｑ軸電流コマンド（例えば、ｉｄ＊およびｉｑ＊）および実際のｄ−ｑ軸電流（例えば、ｉｄおよびｉｑ）を受け、対応するｄ−ｑ軸電圧コマンド（例えば、ｖｄ＊およびｖｑ＊コマンド）を、ＰＷＭ生成モジュール１１２に入力するために出力する。
【００１１】
一実施形態では、ＰＷＭ生成モジュール１１２は、直接軸電圧および直角軸電圧データを、２つの位相データ表現から三相表現（例えば、ｖａ＊、ｖｂ＊、ｖｃ＊のような三相電圧表現）に、例えば、モータ１１７の制御のために変換する。ＰＷＭ生成モジュール１１２の出力は、インバータ１８８に結合されている。
【００１２】
インバータ回路１１８は、パルス幅変調信号またはモータ１１７に印加される他の交流信号（例えば、パルス、方形波、正弦波、または他の波形）を生成、変更、および制御するために、スイッチング半導体のような電力電子部品を含む。ＰＷＭ生成モジュール１１２は、入力をインバータ回路１８８内部の駆動段に供給する。インバータ回路１８８の出力段は、パルス幅変調信号、交流信号、パルス幅変調電圧波形、または他の電圧信号を、モータの制御のために供給する。一実施形態では、インバータ１８８は、直流（ＤＣ）電圧バスによって給電される。
【００１３】
モータ１１７は、センサ１１５（例えば、リゾルバ、エンコーダ、速度センサ、あるいは他の位置センサまたは速度センサ）と関連付けられている。このセンサ１１５は、モータ軸１２６の角度位置、モータ軸１２６の速度(speed or velocity)、およびモータ軸１２６の回転方向の内少なくとも１つを推定する。センサ１１５は、モータ軸１２６上に取り付けても、これと一体化してもよい。センサ１１５の出力は、１次処理モジュール１１４（例えば、位置および速度処理モジュール）と通信することができる。一実施形態では、センサ１１５をアナログ／ディジタル変換器（図示せず）に結合することができ、このアナログ／ディジタル変換器が、アナログの位置データまたは速度データを、それぞれ、ディジタルの位置または速度データに変換する。他の実施形態では、センサ１１５（例えば、ディジタル位置エンコーダ）は、モータ軸１２６またはロータについての位置データまたは速度データのディジタル・データ出力を供給することができる。
【００１４】
１次処理モジュール１１４の第１出力（例えば、モータ１１７の位置データおよび速度データ）は、位相変換器１１３（例えば、三相／二相電流パーク変換モジュール）に伝えられる。位相変換器１１３は、測定された電流のそれぞれの三相ディジタル表現を、測定された電流の対応する二相ディジタル表現に変換する。１次処理モジュール１１４の第２出力（例えば、速度データ）は、計算モジュール１１０（例えば、調節電圧／速度比モジュール(adjusted voltage over speed ratio module)に伝えられる。
【００１５】
検知回路１２４の入力は、直流（ＤＣ）バス（例えば、ＤＣ電力をインバータ回路１８８に供給することができる高電圧ＤＣバス）の少なくとも測定された三相電流および電圧レベルを検知するために、モータ１１７の出力に結合されている。検知回路１２４の出力は、検知回路１２４の出力をディジタル化するために、アナログ／ディジタル変換器１２２に結合されている。一方、アナログ／ディジタル変換器１２２のディジタル出力は、２次処理モジュール１１６（例えば、直流（ＤＣ）バスおよび三相電流処理モジュール）に結合されている。例えば、検知回路１２４は、三相電流（例えば、モータ１１７の巻線に印加される電流、巻線に誘導される逆ＥＭＦ、または双方）を測定するために、モータ１１７と関連付けられている。
【００１６】
１次処理モジュール１１４および２次処理モジュール１１６の一定の出力は、位相変換器１１３に繋がっている。例えば、位相変換器１１３はパーク変換または他の変換式（例えば、ある種の適した変換式は、当業者には周知である）を適用して、測定された電流の三相表現を、２次処理モジュール１１６からのディジタル三相電流データおよびセンサ１１５からの位置データに基づいて、電流の二相表現に変換することができる。位相変換器１１３モジュールの出力は、電流調整コントローラ１１１に結合されている。
【００１７】
１次処理モジュール１１４および２次処理モジュール１１６の他の出力は、計算モジュール１１０（例えば、調節電圧／速度比計算モジュール）の入力に結合することができる。例えば、１次処理モジュール１１４は速度データ（例えば、モータ軸１２６の１分当たりの回転数）を供給することができ、一方２次処理モジュール１１６は、測定した直流電圧レベル（例えば、車両の直流（ＤＣ）バスにおける直流電圧レベル）を供給することができる。インバータ回路１８８に電気エネルギを供給するＤＣバスにおける直流電圧レベルは、種々の要因のために、変動する即ちばらつく可能性がある。この要因には、周囲の温度、バッテリの状態、バッテリの充電状態、バッテリの抵抗またはリアクタンス、燃料電池の状態（該当する場合）、モータ負荷状態、それぞれのモータ・トルクおよび対応する動作速度、ならびに車両の電気負荷（例えば、電気的に駆動される空調用コンプレッサ）が含まれるが、これらに限定されるのでない。計算モジュール１１０は、仲介物として、２次処理モジュール１１６とｄｑ−軸電流生成マネージャ１０９との間に接続されている。計算モジュール１１０の出力は、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９によって生成される電流コマンドを調節するまたはこれに作用し(impact)、とりわけ、直流バス電圧の変動即ちばらつきを補償する。
【００１８】
ロータ磁石温度推定モジュール１０４、電流整形モジュール１０６、および終端電圧フィードバック・モジュール１０８は、ｄｑ−軸電流調節モジュール１０７に結合されているか、またはこれと通信することができる。一方、ｄ−ｐ軸電流モジュール１０７は、ｄｑ−軸電流生成マネージャまたは加算器１１９と通信することができる。
【００１９】
ロータ磁石温度モジュール１０４は、ロータの１つまたは複数の永久磁石の温度を推定または判定する。一実施形態では、ロータ磁石温度推定モジュール１０４は、内部制御変数の計算、ステータ上に配置されステータと熱連通する１つ以上のセンサまたはモータ１１７の筐体に固定されている１つ以上のセンサから、ロータ磁石の温度を推定することができる。例えば、ロータ磁石温度モジュールは、実際の上昇動作温度に対する周囲温度または基準温度から磁場強度の変化またはモータ１１７の入手可能なトルクの変化を観察することによって、推定温度に基づいて、ロータの温度または電流調節値を推定することができ、あるいはその判定を容易にすることができる。
【００２０】
一代替実施形態では、ロータ磁石温度推定モジュール１０４は、ステータ上に配置されステータと熱連通する１つ以上のセンサ、またはモータ１１７の筐体に固定されている１つ以上のセンサと置き換えることができ、またはこれからロータ磁石の温度を推定することができる。
【００２１】
他の代替実施形態では、ロータ磁石温度推定モジュール１０４は、ロータまたは磁石に取り付けられた温度検出器（例えば、ワイヤレス送信器に結合されているサーミスタまたは赤外線熱センサ）と置き換えることもでき、この検出器は、１つまたは複数の磁石の温度を示す信号（例えば、ワイヤレス信号）を供給する。
【００２２】
一実施形態では、本方法またはシステムは、以下のように動作することができる。トルク・コマンド生成モジュール１０５は、速度制御データ・メッセージ、電圧制御データ・メッセージ、またはトルク制御データ・メッセージというような入力制御データ・メッセージを、車両データ・バス１１８を介して受ける。トルク・コマンド生成モジュール１０５は、受けた入力制御メッセージをトルク制御コマンド・データ３１６に変換する。
【００２３】
ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９は、それぞれのトルク・コマンド・データおよびそれぞれの検出したモータ軸１２６速度データと関連する直接軸電流コマンド・データおよび直角軸電流コマンド・データを選択または決定する。例えば、ｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９は、直接軸電流コマンド・データ、直角軸電流コマンド・データを、以下の内１つ以上にアクセスすることによって選択または決定する。（１）それぞれのトルク・コマンドを対応する直接軸電流および直角軸電流に関係付ける参照表、データベース、または他のデータ構造、（２）それぞれのトルク・コマンドを対応する直接軸電流および直角軸電流に関係付ける１組の連立方程式または線形方程式、あるいは（３）それぞれのトルク・コマンドを対応する直接軸電流および直角軸電流に関係付ける１組の規則（例えば、ｉｆ−ｔｈｅｎ規則）。モータ１１７上におけるセンサ１１５は、モータ軸１２６について検出した速度データの供給を容易にし、１次処理モジュール１１４は、センサ１１５によって供給された位置データを速度データに変換することができる。
【００２４】
電流調節モジュール１０７（例えば、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール）は、ロータ磁石温度推定モジュール１０４、電流整形モジュール１０６、および端子電圧フィードバック・モジュール１０８からの入力データに基づいて、直接軸電流コマンド・データおよび直角軸電流コマンド・データを調節するための電流調節データを供給する。
【００２５】
電流整形モジュール１０６は、以下の要因の内１つ以上に基づいて、直角軸（ｑ−軸）電流コマンドおよび直接軸（ｄ−軸）電流コマンドの補正値または暫定調節値を決定する。例えば、モータ１１７にかかるトルク負荷、およびモータ１１７の速度。ロータ磁石温度推定モジュール１０４は、推定したロータ温度変化、および、例えば、既知の動作状態の下での既知の周囲温度において特徴付けられたロータ温度または磁場強度に対する、推定ロータ温度変化または推定磁場強度変化に基づいて、ｑ−軸電流コマンドおよびｄ−軸電流コマンドの２次調節値を生成することができる。端子電圧フィードバック・モジュール１０８は、コントローラ電圧コマンド対電圧制限の関係に基づいて、ｄ−軸電流コマンドおよびｑ−軸電流コマンドに対する第３調節値を供給することができる。電流調節モジュール１０７は、暫定調節値と、２次調節値および第３調節値の内１つとを考慮する総合電流調節値を供給することができる。
【００２６】
一実施形態では、モータ１１７は内部永久磁石（ＩＰＭ）装置または同期ＩＰＭ装置（ＩＰＭＳＭ）を含むことができる。ＩＰＭＳＭは、従来の誘導装置または表面実装ＰＭ装置（ＳＭＰＭ）と比較すると、例えば、高い効率、高い電力密度、広い一定電力動作領域、保守不要というような、多くの好ましい利点を有する。
【００２７】
モータ１１７がＩＰＭＳＭを含む場合、出力トルクは、２つの成分、即ち、次のように、磁気トルクおよびリラクタンス・トルクから成る。
【００２８】
【数１】
2014515244.tif 000003
【００２９】
式１において、Tshaftはモータの全トルクであり、Tmagは磁気トルク成分であり、Trelはリラクタンス・トルク成分であり、ppはモータまたは装置の極対の数であり、λfは位相毎の最大磁束漏れであり、idは直接軸電流であり、iqは直角軸電流であり、Ldは直接軸インダクタンスであり、Lqは直角軸インダクタンスである。
【００３０】
式１において、位相毎の最大磁束漏れ（λf）は、磁石の強度および磁気飽和レベルによって決定することができる。LdおよびLqは、装置のｄ−ｑ軸インダクタンスであり、磁気飽和レベルに依存して変化する。簡略化のために、以下の仮定を式１に適用する。
【００３１】
１．λfは、磁気トルク成分Tmagと同様に、磁石の強度に直接比例する。
【００３２】
２．LdおよびLqは、idおよびiqのみの関数であるが、λfの変化はLdおよびLqに対して多少の影響(impact)を有する。LdおよびLqは、有限要素分析に基づくシミュレーションによって導き出すことができる。
【００３３】
３．（Ld − Lq)は、ｄ−ｑ軸電流（id, iq）が多少変動しても、無視できる変化しか有しておらず、リラクタンス・トルク成分Trelは、ｄ−ｑ軸電流が多少変動しても、無視できる変化しか有さない。
【００３４】
電流コマンド（id, iq）を調節しない場合、磁石温度変化による磁石強度変動が、対応する比率の変化を磁気トルク成分Tmagに生じさせる。しかしながら、全出力トルクの正味変化率(net percentage change)は、なおも動作条件に対して変動する各トルク成分の重み付けに依存する。
【００３５】
ＩＭＰＳＭ（例えば、モータ１１７）の定常状態動作では、電流調整コントローラ１１１の出力は、ｄ−ｑ軸端子電圧を供給し、以下のように表すことができる。
【００３６】
【数２】
2014515244.tif 000004
【００３７】
式２および３において、vdは直接軸電圧またはコマンドであり、vqは直角軸電圧またはコマンドであり、rsはモータまたは装置のステータ抵抗であり、idは直接軸電流であり、iqは直角軸電流であり、ωeはステータに対するロータの回転電気速度であり、λfは位相毎の最大磁束漏れ、Ldは直接軸インダクタンスである。
【００３８】
式２および３において、ステータ巻線温度に対するステータス抵抗（rs）を無視し、LdおよびLqがｄ−ｑ軸電流（id, iq）のみの関数であると仮定すると、磁束漏れ（λf）を起こす磁石温度変化は、ｄ−軸端子電圧コマンドvdには影響を及ぼさない。ロータの回転電気速度（ωe）は、例えば、ロータの回転機械的速度に比例すると考えられる。しかしながら、ｑ−軸端子電圧コマンドvqは、λfの変動を吸収するようにしかるべく変化する。
【００３９】
センサ１１５（例えば、軸またはロータ速度検出器）は、以下の内１つ以上を含むことができる。直流モータ、光エンコーダ、磁場センサ（例えば、ホール効果センサ）、磁気抵抗センサ、およびリゾルバ（例えば、ブラッシュレス・リゾルバ）。１つの構成では、センサ１１５は、位置センサを含み、この場合、位置データおよび関連する時間データを処理して、モータ軸１２６について速度(speed or velocity)データを判定する。他の構成では、センサ１１５は速度センサ、または速度センサおよび積分器の組み合わせを含み、モータ軸の位置を判定する。
【００４０】
更に他の構成では、センサ１１５は、補助の小型直流電流ジェネレータを含む。この電流ジェネレータは、機械的にモータ１１７のモータ軸１２６に結合され、モータ軸１２６の速度を判定する。直流電流ジェネレータは、モータ軸１２６の回転速度に比例する出力電圧を生成する。更に他の構成では、センサ１１５は光源を有する光エンコーダを含み、この光エンコーダは、軸１２６に結合された回転物体に向けて信号を送り、光検出器において反射または回折信号を受信する。受信した信号パルス（例えば、方形波）の周波数は、モータ軸１２６の速度に比例することができる。追加の構成では、センサ１１５は、第１巻線および第２巻線を有するリゾルバを含み、第１巻線には交流電流が供給され、第２巻線に誘発される電圧が、ロータの回転周波数と共に変化する。
【００４１】
図２では、電子データ処理システム１２０は、電子データ・プロセッサ２６４、データ・バス２６２、データ記憶デバイス２６０、および１つ以上のデータ・ポート（２６８、２７０、２７２、２７４、および２７６）を含む。データ・プロセッサ２６４、データ記憶デバイス２６０、および１つ以上のデータ・ポートは、データ・バス２６２に結合され、データ・プロセッサ２６４、データ記憶デバイス２６０、および１つ以上のデータ・ポート間におけるデータの通信をサポートする。
【００４２】
一実施形態では、データ・プロセッサ２６４は、電子データ・プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル・ロジック・アレイ、論理回路、算術論理ユニット、特定用途集積回路、ディジタル信号プロセッサ、比例−積分−微分（ＰＩＤ）コントローラ、または他のデータ処理デバイスを含むことができる。
【００４３】
データ記憶デバイス２６０は、データを格納する任意の磁気デバイス、電子デバイス、または光デバイスを含むことができる。例えば、データ記憶デバイス２６０は、電子データ記憶デバイス、電子メモリ、不揮発性電子ランダム・アクセス・メモリ、１つ以上の電子データ・レジスタ、データ・ラッチ、磁気ディスク・ドライブ、ハード・ディスク・ドライブ、光ディスク・ドライブ等を含むことができる。
【００４４】
図２に示すように、データ・ポートは、第１データ・ポート２６８、第２データ・ポート２７０、第３データ・ポート２７２、第４データ・ポート２７４、および第５データ・ポート２７６を含むが、任意の適した数のデータ・ポートを使用することができる。各データ・ポートは、例えば、トランシーバおよびバッファ・メモリを含むことができる。一実施形態では、各データ・ポートは任意のシリアルまたはパラレル入力／出力ポートを含むことができる。
【００４５】
図２に示すような一実施形態では、第１データ・ポート２６８は車両データ・バス１１８に結合されている。一方、車両データ・バス１１８はコントローラ２６６に結合されている。１つの構成では、第２データ・ポート２７０をインバータ回路１８８に結合することができ、第３データ・ポート２７２をセンサ１１５に結合することができ、第４データ・ポート２７４をアナログ／ディジタル変換器１２２に結合することができ、第５データ・ポート２７６を端子電圧フィードバック・モジュール１０８に結合することができる。アナログ／ディジタル変換器１２２は、検知回路１２４に結合されている。
【００４６】
データ処理システム１２０の一実施形態では、トルク・コマンド生成モジュール１０５は、電子処理システム１２０の第１データ・ポート２６８と関連付けられているか、またはこれによってサポートされている。第１データ・ポート２６８は、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）データ・バスのような、車両データ・バス１１８に結合することができる。車両データ・バス１１８は、トルク・コマンドと共にデータ・バス・メッセージを、トルク・コマンド生成モジュール１０５に第１データ・ポート２６８を介して供給することができる。車両の運転手は、スロットル、ペダル、コントローラ２６６、または他の制御デバイスというようなユーザ・インターフェースを介して、トルク・コマンドを生成することができる。
【００４７】
ある種の実施形態では、センサ１１５および１次処理モジュール１１４は、データ処理システム１２０の第３データ・ポート２７２と関連付けられる、またはこれによってサポートされるのでもよい。
【００４８】
一実施形態では、電気モータ（例えば、１１７）が、磁石が関連するロータと、ステータとを含むとき、このモータ（例えば、１１７）を制御するシステムは、動作磁束強度に基づいてモータ（例えば、１１７）のロータに関連する磁石の温度変化を推定するデータ・プロセッサ２６４を含み、動作磁束強度は、既知の周囲温度において所定のモータ動作範囲について決定されている基準磁束強度と比較される。温度推定モジュール１０４は、推定温度変化と所定の動作範囲と一致するモータの目標出力トルクの磁気トルク成分との間の関係を作るように構成されている。例えば、１つの構成では、温度推定モジュール１０４は、推定温度変化と所定の温度範囲と一致するモータの目標出力トルクの磁気トルク成分との間の関係をデータ・プロセッサ２６４が作るためのソフトウェア命令（例えば、永続的即ち非一時的形態でデータ記憶デバイス２６０に格納されている）を含む。電流調節モジュール１０７は、作られた関係にしたがって、推定温度変化に伴う軸トルクの変動をモータが補償するためにコマンドを調節するように構成されている。例えば、１つの構成では、電流調節モジュール１０７は、作られた関係にしたがって、推定温度変化に伴う軸トルク変動をデータ・プロセッサ２６４が補償するためのソフトウェア命令（例えば、永続的即ち非一時的形態でデータ記憶デバイス２６０に格納されている）を含む。
【００４９】
一実施形態では、データ・プロセッサ２６４は、動作直角軸電圧コマンドから動作磁束強度を得るように構成されており、データ・プロセッサ２６４は、基準直角軸電圧コマンドから基準磁束強度を得るように構成されている。データ・プロセッサ２６４は、温度推定モジュール１０４のソフトウェア命令を実行して、前述の関係を作るように構成されている。この関係は、目標出力トルクの磁気トルク成分を、基準磁束強度、直接軸電流コマンド、直角軸電流コマンド、直接軸インダクタンス、および直角軸インダクタンスの関数として含む。
【００５０】
電流調節モジュール１０７またはデータ・プロセッサ２６４は、種々の例にしたがってコマンドを生成することができ、これらの例は交互にまたは累加的に適用することができる。第１の例の下では、コマンドは直角軸電流コマンドを含む。第２の例の下では、コマンドは対応する温度上昇に応答した、直角軸電流コマンドのそれぞれの増大を含む。第３の例の下では、コマンドは推定温度変化および目標出力トルクの磁気トルク成分に基づく直角軸電流コマンドに対する調節を含む。
【００５１】
一般に、データ・プロセッサ２６４は、モータ磁石の温度変化または磁束強度変化に対するコマンドまたは他の補償を与えることに加えて、本文書において示された任意の式または数学的表現、あるいは特許請求の範囲に該当するその変形を実行、決定、計算、または解決することができる。
【００５２】
図３は、ロータ磁石温度推定モジュール１０４、電流調節モジュール１０７、およびｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９の可能な一構成例を、図１よりも詳細に示す。１つの構成では、３−Ｄ（三次元）磁気トルク成分重み付け参照表３０４が、トルク・コマンド３１６（例えば、パーセントで表現される）と、調節した電圧−速度比３１８を入力として受ける。３−Ｄ（三次元）磁気トルク成分重み付け参照表３０４は、磁気トルク成分の補間重み付け（例えば、WCmag）を出力として供給する。３−Ｄ（三次元）磁気トルク成分重み付け参照表３０４は、入力されたトルク・コマンド・データ３１６、入力された調節電圧／速度比データ３１８、および対応する磁気トルク成分の重み付け（例えば、WCmag）を補間した出力のそれぞれの組み合わせの間において第１の関係を定める。
【００５３】
トルク・コマンド・データ３１６および調節速度／電圧比データ３１８は、３−Ｄ直角軸電流（lq）参照表３０２、３−Ｄ直接軸電流（Id）参照表３０８、および３−Ｄ実磁束漏れ参照表３０６に入力される。３−Ｄ直角軸電流（lq）参照表３０２は、入力トルク・コマンド３１６、入力調節電圧−速度比３１８、および対応する出力補間直角軸電流コマンド（例えば、i*q）のそれぞれの組み合わせの間に第２の関係を定める。３−Ｄ直角軸電流（Id）参照表３０８は、入力トルク・コマンド３１６、入力調節電圧／速度比３１８、および対応する出力補間直接軸電流コマンド（例えば、i*d）のそれぞれの組み合わせの間に第３の関係を定める。３−ｄ実磁束漏れ参照表は、入力トルク・コマンド３１６、入力調節電圧／速度比３１８、および対応する出力補間実磁束漏れレベル（例えば、Vq*C/ωe C、ここで、Vq*Cは平均である）のそれぞれの組み合わせの間に、第４の関係を定める。
【００５４】
補間実磁束漏れレベルは、特徴付け(characterization)から磁石温度を得るために、推定器３１４に入力される。また、推定器３１４は、周囲温度における磁束強度（例えば、Vq*０またはその平均）、および周囲温度またはロータについて分かっている参照温度における、対応する回転電気速度（例えば、ωeC）も入力する。磁束強度および対応する回転速度の格納されている値が、例えば、データ記憶デバイス２６０または不揮発性メモリのレジスタに格納される。推定器３１４は、磁石温度変化（例えば、ΔTmagnet）を出力する。ｑ−軸電流コマンド調節係数を計算する計算器３１２は、受けた磁石温度変化および磁気トルク成分の補間重み付けに基づいて、ｑ−軸電流調節値を計算する。乗算器３１９または補助加算器１１９において、補間直角軸（ｑ−軸）電流コマンド調節係数（例えば、Jq)に補間直角軸コマンド（例えば、補間iqコマンドまたはiq*）と乗算するかまたはそれ以外で組み合わせて、調節直角軸電流コマンド（例えば、i*q_adjusted）を生成する。
【００５５】
ｑ−ｄ軸電流生成モジュール１０９は、ある範囲の動作速度における動作トルク曲線の動作ロータ速度に対する特徴付けを格納する。ｑ−軸電圧コマンドの移動平均が、モータ１１７の特徴付けの間、またはモータ１１７の動作点または動作出力トルクの速度曲線に対する関係を定める間に、データ記憶デバイス２６０に記録される。モータ１１７（例えば、ＩＰＭＳＭ）は、最良の軌道が異なる動作速度において決定できるように、注意深く特徴付ける必要がある。この特徴付けの間、モータ軸の特定のモータ速度における１群の電流幅（current magnitudes)に対して最良の制御角度が選択される。各動作点において出力トルクを記録することに加えて、コントローラ１１１によって計算された直角軸（ｑ−軸）端子電圧コマンドも記録するとよい。
【００５６】
データ処理システム１２０または電流調整コントローラ１１１において、vqコマンドが、パルス幅変調（ＰＷＭ）サイクル毎または他の更新間隔で、以下のように更新される。
【００５７】
【数３】
2014515244.tif 000005
【００５８】
ここで、（Gcq(S)・(i*q- iq)という）最初の式(expression)は、電流調整比例積分（ＰＩ）出力であり、（ωe・Ld・i*d+ωe・λRfという）の残りの式は、フィード・フォワード項目に関係し、ｄｑ−軸の交差結合および逆起電力（ＥＭＦ）効果を反映する。λRfは周囲（例えば、部屋の）温度における基準磁束漏れレベルであるので、iq比例積分（ＰＩ）レギュレータの積分項目は、実磁束漏れレベルを補償できるように、適正な値に調節される。
【００５９】
比例積分（ＰＩ）調整動作のために、生成される直角軸電圧（v*d）は、実際には、定常状態においても平均値周囲で多少変動する。特徴付けの間に位相毎の最大磁束漏れ（λf）の真のレベルを精度高く反映するために、v*q、v*dの移動平均、平均直角軸電圧コマンドを、各動作点に対応して、特徴付けの間に記録するとよい。
【００６０】
最後に、特定の動作点において、特徴付けの間におけるその真の磁束漏れレベルを以下のように計算することができる。
【００６１】
【数４】
2014515244.tif 000006
【００６２】
ここで、λCfは、特徴付けの間に位相毎に計算された真の磁束漏れレベルであり（例えば、種々の既知の動作条件および対応する温度の下における）、λRfは基準動作条件および対応する基準周囲温度における位相毎の磁束漏れレベルであり、v~*Cqは、特徴付けの間に記録された直角軸端子電圧コマンド移動平均であり、ωCeは、特徴付けの間におけるロータの回転電気速度である。１つの構成では、λCfまたはλRfは、フィード・フォワード項（例えば、ΔIｄ・i*d）において精度の低い直接軸インダクタンス（例えば、Ldパラメータ）に対する何らかの補償も含むことができる。特定のモータ１１７の特徴付けの終了時には、例えば、図３のブロック３０２、ブロック３０４、およびブロック３０６に示すように、３つの３−Ｄ参照表が作られているはずである。
【００６３】
ロータ磁石温度推定モジュール１０４は、特徴付けレベル（例えば、基準動作条件）から実行時磁石温度偏差を推定する。モータ１１７（例えば、ＩＰＭＳＭ）が動いている間、調節電圧−速度比３１８およびトルク・コマンド比率３１６によって、３−Ｄ参照表から（i*d,i*q）コマンドを決定する。次いで、ｑ−軸端子電圧コマンド移動平均値を実行時動作の間継続的に計算することができる。したがって、実行時動作の間における実磁束漏れレベルは、次のように計算することができる。
【００６４】
【数５】
2014515244.tif 000007
【００６５】
ここで、v~*0は実行時計算ｑ−軸端子電圧コマンド移動平均値であり、ω0eは実モータ回転電気速度である。ＤＣバス電圧の変動のために、ＤＣバス電圧変動に対する補償が計算モジュール１１０またはデータ処理システム１２０によって与えられなければ、同じ１組の（i*d,i*q）コマンドが、対応する特徴付け速度とは異なるモータ速度で作用している(running)可能性がある。
【００６６】
式（５）および式（６）に基づいて、同じ集合のｄ−ｑ軸電流コマンド（i*d,i*q）に対する実行時における磁束漏れの特徴付け段階からの偏差は、次のように計算することができる。
【００６７】
【数６】
2014515244.tif 000008
【００６８】
λCfと同様、λ0fも精度が低いLdに対する何らかの補償を含むことができる。しかしながら、（λ0f −λCf）はLd補償に対する依存性を取り去らなければならない。対応するロータ磁石温度変化ΔTmagnetは、次のように計算することができる。
【００６９】
【数７】
2014515244.tif 000009
【００７０】
ここで、ξは永久磁性体に対する負温度係数であり、Δλｆは位相毎の磁束密度変化であり、λRfは基準温度（例えば、周囲温度）または基準動作条件における位相毎の磁束である。ΔTmagnetの正の値は、磁石温度の上昇を意味し、ΔTmagnetの負の値は磁石温度の低下を意味する。
【００７１】
図３において、例えば、３−Ｄ磁気トルク成分重み付け参照表を作るために、磁気トルク・コマンド重み付けを計算する。ＩＰＭＳＭ特徴付け手順は、全速度範囲における最良の動作軌道を決定する。特定の１組の（i*d,i*q）に対して、所与の装置パラメータを使用して、対応する磁気トルク成分およびリラクタンス・トルク成分を計算することができる。したがって、全出力トルク磁気トルク・コマンドの公称重み付け比率は、次のように計算することができる。
【００７２】
【数８】
2014515244.tif 000010
【００７３】
ここで、WCmagは磁気トルク成分の重み付けであり、ppはモータまたは装置の極対数であり、λRfは基準温度または動作条件における位相毎の最大磁束漏れであり、id *は直接軸電流コマンドであり、iq*は直角軸電流コマンドであり、Ldは直接軸インダクタンスであり、Lqは直角軸インダクタンスである。
【００７４】
計算磁気トルク成分重み付けは、公称装置パラメータ（例えば、極対およびインダクタンス）を使用して得られ、特徴付け段階における真の磁気トルク重み付けとは多少異なる。このトルク重み付けにおける差は、トルク補償段階において何らかの低精度を起こす原因となる可能性があり、データ処理システム１２０が補助的検査または経験的な検査に基づいて追加の補償をトルク重み付けに適用することもあり得る。このオフライン・ポスト特徴付け計算の後、図３のブロック３０４に示すような、第４の３−Ｄ参照表を生成することができる。
【００７５】
図４は、温度補償と共に電気モータ１１７（例えば、内部永久磁石モータ、誘導モータ、または他の交流装置）を制御する方法を開示する。図４の方法はステップＳ２００において開始する。
【００７６】
ステップＳ２００において、ロータ磁石温度推定モジュール１０４または電子データ処理システム１２０は、モータ１１７のロータに関連する１つ以上の磁石の温度変化を推定する。例えば、ロータ磁石温度推定モジュール１０４または電子データ処理システム１２０は、動作磁束強度を、モータ１１７の所定の動作範囲（例えば、毎分毎の回転数およびトルク負荷）に対する既知の温度（例えば、室温）における基準磁束強度と比較することに基づいて、１つ以上の磁石の温度変化を推定する。周囲温度は、動作温度範囲内における任意の適した基準温度に設定することができるが、室温またはその付近、あるいは動作温度範囲（例えば、摂氏マイナス４０度から１５０度）の中間に設定することが好ましい。
【００７７】
ロータの永久磁石の強度は、磁石温度変化に対して、摂氏１度（Ｃ）当たり約０．０９％から約０．１２％という、大きな負温度係数を有する。実際には、特に、モータ１１７が戸外で(outdoor weather)で車両内において使用されているときには、磁石温度は、冷間起動における摂氏マイナス４０度から高速最大トルク動作における摂氏１５０度まで簡単に変わる可能性がある。図４から図６の方法にしたがってトルク補償を設けないと、磁石強度は、約２０パーセントまで変化して、モータ軸１２６において対応する出力トルクの変化を発生させる可能性がある。
【００７８】
一実施形態では、動作磁束強度は、動作直角軸電圧コマンドから得られ、基準磁束強度は基準直角軸電圧コマンドから得られる。モータ１１７の動作範囲（例えば、所定の動作範囲）は、以下の要因の１つ以上によって決定する、またはこれらの関数として表現することができる。装置の動作速度（例えば、回転モータ軸１２６の速度）、モータ１１７にかかるトルク負荷（例えば、電流の大きさまたは電流の引き込み(draw)によって示される）、モータ１１７の動作持続時間（例えば、連続動作および間欠動作）、ならびに冷却剤流速および温度（該当する場合）。
【００７９】
代替実施形態では、データ処理システム１２０は、モータ１１７が下位閾値よりも低いモータ軸速度で動作しているか否か判定を行う。モータ１１７が下位閾値よりも低いモータ軸速度で動作している場合、データ処理システム１２０は、ステータ巻線温度センサ１１５、冷却剤温度センサ１１５、または双方によって、ロータ磁石温度の判定を補足することもできる。
【００８０】
ステップＳ２０２において、ロータ磁石温度推定モジュール１０４、またはｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７、またはデータ処理システム１２０は、推定温度変化と所定動作範囲と一致するモータ１１７の目標出力トルクの磁気トルク成分との間の関係を作る。ステップＳ２０２を実行する第１の例によれば、この関係を作るには、目標出力トルクの磁気トルク成分を、基準磁束強度、直接軸電流コマンド、直角軸電流コマンド、直接軸インダクタンス、および直角軸インダクタンスの関数として決定することを含む。ステップＳ２０２を実行する第２の例によれば、この関係は、次の式にしたがって決定される。
【００８１】
【数９】
2014515244.tif 000011
【００８２】
ここで、Jqはｑ−軸電流コマンドの調節係数であり、WCmagは磁気トルク重み付け、ΔTmagnetは計算した磁石温度変化、ξはロータ磁石の永久磁性体の負温度係数、Δλfは位相毎の磁束変化、λfRは基準温度（例えば、周囲温度）または基準動作条件における位相毎の磁束である。上の式は、直接軸インダクタンスと直角軸インダクタンス間のインダクタンス差（Ld - Lq）は、ｄ−ｑ軸電流コマンド（id，iq）の僅かな変動に対しては、無視できる程度の変化しか有さないことを仮定するとよい。
【００８３】
ステップＳ２０４において、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７、またはｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９、または加算器１１９、またはデータ処理システム１２０は、作られた関係にしたがって、推定された温度変化に伴う軸１２６のトルク変動をモータ１１７が補償するためにコマンド（例えば、直角軸電流に対する）を調節する。ステップＳ２０４は、種々の技法にしたがって実行することができ、これらの技法は、交互にまたは累加的に適用することができる。第１の技法によれば、コマンドの調節は、更に、直角軸電流コマンドを調節することを含む。第２の技法によれば、このコマンドは、以下の式によって決定される。
【００８４】
【数１０】
2014515244.tif 000012
【００８５】
ここで、i*q_adjustedは、直角軸電流コマンドおよびJq調節係数の積であり、Jqはq−軸電流コマンドの調節係数であり、ΔTmagnetは計算された磁石温度変化であり、ξはロータ磁石の永久磁石材料の負温度係数であり、WCmagは磁性トルク重み付けであり、Δλfは、位相毎の磁束変化であり、λRfは基準温度（例えば、周囲温度）または基準動作条件における位相毎の磁束である。
【００８６】
上の式は、インダクタンス差（Ld - Lq）が（id、iq）コマンドのわずかな変動に対して無視できる変化しか有さないことを仮定する。一実施形態では、調節係数（jq）は、モータ１１７の全動作範囲にわたってトルク・コマンドの約５パーセント（５％）内に出力トルクを維持するのを容易にする。以上のようにデータ処理システム１２０のコントローラが電流コマンドを適正に調節しない場合、磁石温度の上昇によって磁石強度が弱くなると、モータ１１７の出力トルクおよび動作効率が低下する。同様に、磁石温度の低下によって磁石強度が強くなると、モータ１１７の出力トルクが増大して端子電圧を過剰使用するか、または電流調整（例えば、電流調整コントローラ１１１の電流調整）が不安定になる原因になることが多くなる。
【００８７】
図５の方法は、図５の方法ではステップＳ２０４がステップＳ２０６と置き換わること以外、図４の方法と同様である。図４および図５における同様の参照番号は、同様の手順またはステップを示す。
【００８８】
ステップＳ２０６において、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７、またはｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９、または加算器１１９、乗算器３１０、またはデータ処理システム１２０は、作られた関係にしたがって、推定温度変化に伴う軸１２６トルクの変動をモータ１１７が補償するためにコマンド（例えば、直角軸電流に対する）を調節する。ここで、コマンドの調節は、モータ１１７のロータの磁石の温度上昇に応答して、直角軸電流コマンドを増加させることを含む。
【００８９】
図６の方法は、図６の方法ではステップＳ２０４がステップＳ２０８と置き換わっていることを除いて、図４の方法と同様である。図４および図６における同様の参照番号は、同様の手順またはステップを示す。
【００９０】
ステップＳ２０８において、ｄ−ｑ軸電流調節モジュール１０７、またはｄ−ｑ軸電流生成マネージャ１０９、または加算器１１９、またはデータ処理システム１２０は、作られた関係にしたがって、推定温度変化に伴う軸１２６トルクの変動をモータ１１７が補償するためにコマンド（例えば、直下軸電流に対する）を調節する。ここで、コマンドの調節は、推定温度変化および目標出力コマンドの磁気トルク成分に基づいて、直角軸電流を調節することを含む。ステップＳ２０８は、種々の手順にしたがって実行することができ、これらの手順は交互にまたは累加的に適用することができる。第１の手順の下では、以下の式にしたがって推定温度変化を判定する。
【００９１】
【数１１】
2014515244.tif 000013
【００９２】
ここで、ΔTmagnetは磁石の温度変化であり、ΔTmagnetの値が正であると温度の上昇を示し、ΔTmagnetの値が負であると温度の低下を示す。Δλｆは位相毎の磁束変化であり、λfRは基準温度（例えば、周囲温度）または基準動作条件における位相毎の磁束であり、ξは永久磁石の材料の負温度係数である。
【００９３】
第２の手順の下では、磁気トルク成分は、以下の式にしたがって判定する。
【００９４】
【数１２】
2014515244.tif 000014
【００９５】
ここで、WCmagは、全出力トルクの磁気トルク成分の公称重み付け比率であり、ppはモータの極対数であり、λfRは、基準温度または動作条件における位相毎の最大磁束漏れであり、id *はそれぞれの直接軸電流コマンドであり、iq*は対応する直角軸電流コマンドであり、Ldは直接軸インダクタンスであり、Lqは、直角軸インダクタンスである。上の式において、(i*d,i*q)は、特定の１組または対応する対のｄ−ｑ軸電流コマンド（例えば、ＰＷＭ信号のパルス・サイクルに対する）のである。
【００９６】
本明細書において開示した方法およびシステムは、ロータ磁石の温度変動に関係なく、目標トルクの適した許容範囲（例えば、±５パーセント）内でモータ１１７の均一なトルクを得るのに非常に適している。例えば、ロータ磁石の温度は、天候条件による周囲温度の変化のために、またはモータが動作する車両または装置のデューティ・サイクル（例えば、連続対間欠）のために変動する可能性がある。更に、本明細書において開示した方法およびシステムは、雑多な磁石強度状態の下で装置の動作効率を改善するのにも非常に適している。
【００９７】
以上好ましい実施形態について説明したが、添付した請求項において定められている発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行えることは明白であろう。
【図１】
2014515244.tif 000023
【図２】
2014515244.tif 000024
【図３】
2014515244.tif 000025
【図４】
2014515244.tif 000026
【図５】
2014515244.tif 000027
【図６】
2014515244.tif 000028
【国際調査報告】
2014515244.tif 000029
2014515244.tif 000030