(57)【要約】【課題】コイルや磁石の過度な温度上昇を防止しつつ、運転領域の拡大が図れる温度保護装置の提供。【解決手段】コイル温度保護部１１３は、運転履歴記録部１１２に記憶された履歴情報に基づいて、モータ２のステータコイルの温度上昇を推定し、推定された温度上昇に基づく所定時間経過後の予測温度が予め設定された保護温度に達しているか否かを判定し、保護温度に達していると判定されると、モータ２のトルクを制限する。【選択図】図１
2008109816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの運転状態に関する履歴情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された履歴情報に基づいて、前記モータのステータコイルの温度上昇を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段により推定された温度上昇に基づく所定時間経過後の予測温度が、予め設定された保護温度に達しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記保護温度に達していると判定されると、前記モータのトルクを制限する制限手段とを備えたことを特徴とする温度保護装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温度保護装置において、
前記モータは、ロータに永久磁石を備えた永久磁石式モータであって、
前記温度推定手段は、前記記憶部に記憶された履歴情報に基づいて、前記モータのステータコイルおよび前記磁石の少なくとも一方の温度上昇を推定することを特徴とする温度保護装置。
【請求項３】
請求項２に記載の温度保護装置において、
前記判定手段は、前記磁石に関する前記予測温度が減磁が発生可能な温度に達しているか否かを判定し、
前記制限手段は、前記判定手段により前記発生可能な温度に達していると判定されると、前記モータの動作が減磁が発生しない動作範囲に制限されるように前記トルクを制限することを特徴とする温度保護装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度保護装置において、
前記モータを構成する複数の構成部材の温度を温度センサで各々検出し、
前記温度推定手段は、前記記憶部に記憶された履歴情報とともに前記温度センサで検出された温度に基づいて、前記温度上昇を推定することを特徴とする温度保護装置。
【請求項５】
モータの運転状態に関する情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された履歴情報に基づいて、前記モータのステータコイルの寿命を推定する寿命推定手段と、
前記寿命推定手段により推定された寿命が所定時間以下のときに前記モータのトルクを制限する制限手段とを備えたことを特徴とする温度保護装置。
【請求項６】
モータの運転状態に関する履歴情報に基づいて、モータのステータコイルの温度上昇を推定し、
推定された前記温度上昇に基づく所定時間経過後の予測温度が、予め設定された保護温度に達しているか否かを判定し、
前記保護温度に達していると判定されたならば前記モータのトルクを制限することを特徴とするモータ温度保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの温度保護装置およびモータ温度保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インバータでモータを駆動する際に、低速な運転状態が継続されたり、ステータコイル近傍の温度が所定温度を上回るときに、モータへの通電を停止してコイル焼損等の不都合が生じるのを防止する保護装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１７４２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したように検出温度が所定温度を越えると同時に通電を停止するのは、一般的に不都合であり、特に、電気自動車等の走行用モータに適用するには問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明に係る温度保護装置は、モータの運転状態に関する履歴情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された履歴情報に基づいて、モータのステータコイルの温度上昇を推定する温度推定手段と、温度推定手段により推定された温度上昇に基づく所定時間経過後の予測温度が、予め設定された保護温度に達しているか否かを判定する判定手段と、判定手段により保護温度に達していると判定されると、モータのトルクを制限する制限手段とを備えたことを特徴とする。
請求項５の発明に係る温度保護装置は、モータの運転状態に関する履歴情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された履歴情報に基づいて、モータのステータコイルの寿命を推定する寿命推定手段と、寿命推定手段により推定された寿命が所定時間以下のときにモータのトルクを制限する制限手段とを備えたことを特徴とする。
請求項６の発明に係るモータ温度保護方法は、モータの運転状態に関する履歴情報をに基づいて、モータのステータコイルの温度上昇を推定し、推定された温度上昇に基づく所定時間経過後の予測温度が、予め設定された保護温度に達しているか否かを判定し、保護温度に達していると判定されたならばモータのトルクを制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、予測温度と保護温度とに基づいてモータのトルクを制限するようにしているので、従来のような通電停止による不都合が発生せず、温度上昇を防止しつつ運転領域の拡大が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明による温度保護装置の一実施の形態を示す図であり、温度保護装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すブロック図は、モータ駆動で走行を行う電気車の温度保護装置を示したものであり、モータ２の制御を行う車両コントローラ１に温度保護制御部１１が設けられている。もちろん、温度保護制御部１１を、車両コントローラ１とは別個に設けるようにしても良い。
【０００８】
温度保護制御部１１には、運転領域監視部１１１、運転履歴記録部１１２、コイル温度保護部１１３および磁石温度保護部１１４を備えている。なお、温度保護制御部１１に設けられた各要素の機能については、後述する動作説明において行う。車両走行時には、アクセルの踏み込み量に応じたアクセル信号等に基づいて、トルク指令部１２から電流指令部１３にトルク値が出力される。電流指令部１３は、入力されたトルク値に基づいてモータ駆動電流の指令をインバータ３に入力する。インバータ３は、電流指令部１３の指令に基づいてモータ２を駆動する。
【０００９】
モータ駆動電流は電流センサ４により検出され、その検出値は電流指令部１３にフィードバックされる。モータ２の回転数は回転センサ５により検出され、検出された回転数は電流指令部１３および温度保護制御部１１の運転領域監視部１１１に入力される。モータ２にはコイル温度を検出するためのコイル温度センサ６と、モータ冷却用冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ７とが設けられている。温度センサ６，７で検出されたコイル温度および冷媒温度は運転履歴記録部１１２に入力され、記録される。なお、破線で示すようにコイル温度をトルク指令部１２に入力し、通常時におけるトルク値算出に反映させるようにしても良い。
【００１０】
図２はモータ２の構造を示す断面図（半断面）である。モータ２はＩＰＭ(InteriorPermanent Magnet)モータであって、ロータコア２６の内部に磁石（永久磁石）２５が埋め込まれている。ロータコア２６はシャフト２７に取り付けられており、そのシャフト２７は、カバー２９に設けられた軸受２８によって支持されている。モータ筐体は前後のカバー２９と、カバー２９の外周に設けられたケース２３とから成る。コイル２１が設けられたステータコア２２はケース２３の内周面に固定されている。
【００１１】
ケース２３には冷媒流路２４が形成されており、ロータ部およびステータ部で発生した熱を、冷媒流路２４を流れる冷媒へと逃がすようにしている。図１のコイル温度センサ６は符号２１ａで示す部分に設けられている。冷媒への熱伝達経路上において、ロータ側では磁石２５が冷媒から最も離れた部位となり、ステータ側ではコイル２１が最も冷媒から離れた部位になる。そのため、いずれも温度上昇が大きく、それらの温度が運転に制約を与える要因となる。
【００１２】
図３はモータ２の運転領域を説明する図であり、モータ２の回転数・トルク特性を示す曲線に運転領域を重ねて示したものである。図３において、縦軸はトルク、横軸はモータ回転数を表しており、太線で示すラインはモータ２の最大トルク特性を表すラインである。モータ２は、このラインより下の領域で用いられる。図３から分かるように、最大トルクは所定の回転数までは一定であるが、所定回転数を越えると回転数に反比例して小さくなる。
【００１３】
最大トルク特性ラインよりも下側の運転領域は、図３に示すように３つの領域に分けられる。領域Ｃは、モータ２を連続的に運転することが可能な領域である。この領域Ｃで運転が行われている限りは、コイル２１も磁石２５も各々の上限温度を越えることがなく、温度保護制御部１１による保護動作は行われない。
【００１４】
一方、トルクや回転数が大きくなると、連続的に運転可能な領域Ｃから外れて制約を受ける領域に入ってしまうことになる。比較的回転数の小さい領域Ａでは、コイル温度により運転が制約される。すなわち、トルクが比較的大きい領域Ａで運転を行うと、コイル温度の上昇が著しくなり、連続運転可能な時間はより短くなる。逆に、回転数の大きな領域Ｂでは、磁石温度の上昇により運転が制約される。
【００１５】
そのため、制約を受ける領域Ａ，Ｂにおいて一定時間以上の運転が継続したならば、トルクを連続的な運転が可能な領域Ｃまで低下させることで、モータの損傷を防止するようにしている。本実施の形態では、領域Ａ，Ｂにおいて一定時間以上の運転が継続したならば、図１の温度保護制御部１１において磁石温度およびコイル温度の時間的変化を予測し、その予測温度に基づいてトルクを制限することで、モータ温度保護制御を行うようにしている。
【００１６】
次いで、温度保護制御部１１で行われる、保護動作について図４〜６のフローチャートを参照して説明する。図４は、運転領域監視部１１１で行われる処理を示すフローチャートである。また、図５はコイル温度保護部１１３で行われる処理を、図６は磁石温度保護部１１４で行われる処理をそれぞれ示し、いずれも、運転領域監視部１１１からの指示信号を受信することで処理を開始する。
【００１７】
《温度保護動作の説明》
まず、図４のフローチャートについて説明する。ステップＳ１０では、モータ２の回転数を回転数センサの検出値を読み込むとともに、トルク指令部１２からトルク値を取得する。なお、取得した回転数およびトルク値は、運転履歴として運転履歴記録部１１２に記録される。ステップＳ１１では、コイル温度が制約となる領域Ａにおいて、モータ運転が予め設定された一定時間継続したか否かを判定する。ステップＳ１１において一定時間継続したと判定されるとステップＳ１３へ進み、一定時間継続していないと判定されるとステップＳ１２へ進む。
【００１８】
ステップＳ１１からステップＳ１３へ進んだ場合には、ステップＳ１３においてコイル温度保護部１１３に対する保護指示信号を出力し、ステップＳ１０へ戻る。一方、領域Ａにおける運転が一定時間継続していないと判定されてステップ１１からステップＳ１２に進んだ場合には、ステップＳ１２において、領域Ｂにおける運転時間が一定時間継続したか否かを判定する。なお、ここでは、ステップＳ１１およびＳ１２における継続判定時間を同じ一定時間に設定しているが、コイル温度および磁石温度の制約の程度に応じて、それぞれ個別に設定するようにしても良い。
【００１９】
ステップＳ１２において一定時間継続したと判定されるとステップＳ１４へ進み、一定時間継続していないと判定されるとステップＳ１０へ戻る。一定時間継続したと判定されてステップＳ１４に進んだ場合には、ステップＳ１４において磁石温度保護部１１４に対する保護指示信号を出力した後に、ステップＳ１０へ戻る。図４に示した一連の処理は、繰り返し実行される。
【００２０】
《コイル温度保護処理の説明》
次いで、コイル温度保護部１１３で行われるコイル温度保護処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。このコイル温度保護処理は、運転領域監視部１１１からの保護指示信号が受信されるとスタートする。ステップＳ２１では、運転履歴記録部１１１に記録されている回転数およびトルクの履歴データを参照し、モータ２の損失を推定する。
【００２１】
図７は運転履歴データの一例を示したものであり、回転数、トルク、冷媒（冷却水）温度を示した。例であり、０．１秒間隔でデータが取得されている。なお、図７には示さなかったが、コイル温度センサ６で検出されるコイル温度も、同様に記録されている。図８はモータ２の損失マップの一例を示したものであり、図３に示した回転数・トルク特性と同様に横軸は回転数、縦軸はトルクを表している。
【００２２】
図７の運転履歴データの回転数およびトルクを、図８の損失マップに当てはめることにより、その運転状態における損失を求めることができる。損失マップから得られる損失はモータとしての損失なので、その損失に基づいてステータ側損失およびロータ側損失を求めれば良い。または、図８に示すようなマップを、ステータ側損失およびロータ側損失の各々について予め用意しておいても良い。ステップＳ２１において損失を推定する場合、その時点から所定時間前までの履歴データを用いることで、瞬間的な損失ではなく平均的な損失を求めることができる。
【００２３】
ステップＳ２２では、ステップＳ２１で推定した損失に基づいてコイル温度上昇を推定する。図９は、ステップＳ２２の推定を行う際の、モータ２の熱モデルの一例を示す図である。この場合、９つの部位要素（コイル２１，ステータコア２２，ケース２３，冷媒，磁石２５，ロータコア２６、シャフト２７，軸受２８，カバー２９）について考える。上述した損失分が発熱量となるが、ここでは、コイル２１，ステータコア２２，磁石２５およびロータコア２６を発熱部位として考える。
【００２４】
各部位要素はそれぞれ温度Ｔ、発熱量Ｑ、熱容量Ｃというパラメータを持っており、発熱部位であるコイル２１，ステータコア２２，磁石２５、ロータコア２６の順に（Tc，Qc，Cc），（Tsc，Qsc，Csc），（Tm，Qm，Cm），（Trc，Qrc，Crc）であるとする。なお、発熱量Qc，Qsc，Qm，Qrcは推定された損失に基づいて決定する。また、その他の部位要素についてはＱ＝０として考え、ケース２３，冷媒，シャフト２７，軸受２８，カバー２９のパラメータは、順に（Tca，０，Cca），（Tw，０，Cw），（Tsf，０，Csf），（Tbr，０，Cbr），（Tcv，０，Ccv）であるとする。さらに、各部位要素間には、熱抵抗Rm-rc，Rrc-sf，Rsf-br，Rbr-cv，Rcv-ca，Rc-sc，Rsc-ca，Rca-wが配置されているとする。このようなモデル化を行うことにより、温度上昇の予測を簡単に行うことができる。
【００２５】
一般的に、図１０に示すような状態にある部位要素の温度が、時間Δｔの間にＴnからＴn+1へと上昇した場合、その温度上昇は以下のように考えることができる。すなわち、温度上昇に伴う熱量の増加は（Ｔn+1−Ｔn）Ｃであって、「（熱量増加）＝（自己発熱量）＋（熱流入量）−（熱流出量）」で表される。この関係を図１０の記号を用いて表すと式（１）のようになる。
（Ｔn+1−Ｔn）Ｃ＝ＱΔｔ＋（Ｔin−Ｔn）Δｔ／Ｒin
−（Ｔn−Ｔout）Δｔ／Ｒout      …（１）
【００２６】
そして、時間Δｔ経過後の温度Ｔn+1は、式（２）のように表される。一般的には、関数ｆを用いて式（３）のように表すことができる。
Ｔn+1＝Ｔn＋｛Ｑ／Ｃ＋（Ｔin−Ｔn）／ＣＲin
−（Ｔn−Ｔout）／ＣＲout）Δｔ      …（２）
Ｔn+1＝ｆ（Ｔn，Ｑ，Ｃ，（Ｔin，Ｒin），（Ｔout，Ｒout））        …（３）
【００２７】
上述した式（３）を図９に示すモデルに適用すると、Δｔ後の各部位要素の温度Tm’、Trc’、Tsf’、Tbr’、Tcv’、Tca’、Tc’、Tsc’はそれぞれ次式のように表される。なお、冷媒温度Twに関しては温度センサ７によって検出されるので、推定式を示していない。また、コイル温度Tcに関しては、温度センサ６の検出値を初期値に用いて推定式により求めるようにしているが、温度センサ６の検出値をそのままコイル温度として使用しても良い。
Tm’＝ｆ（Tm，Qm，Cm，（N/A，N/A），（Trc，Rm-rc））
Trc’＝ｆ（Trc，Qrc，Crc，（Tm，Rm-rc），（Tsf，RＲrc-sf））
Tsf’＝ｆ（Tsf，０，Csf，（Trc，Rrc-sf），（Tbr，Rsf-br））
Tbr’＝ｆ（Tbr，０，Cbr，（Tsf，Rsf-br），（Tcv，Rbr-cv））
Tcv’＝ｆ（Tcv，０，Ccv，（Tbr，Rbr-cv），（Tca，Rcv-ca））
Tca’＝ｆ（Tca，０，Cca，（Tcv，Rcv-ca），（Tsc，Rsc-ca），（Tw，Rca-w））
Tc’＝ｆ（Tc，Qc，Cc，（N/A，N/A），（Tsc，Rc-sc））
Tsc’＝ｆ（Tsc，Qsc，Csc，（Tsc，Rc-sc），（Tca，Rsc-ca））
【００２８】
ステップＳ２２において上述したような推定式を用いて各温度を逐次演算することにより、ステータ側損失に基づくコイル温度上昇を推定することができる。発熱量Qm，Qrc，Qc，Qscについては、演算開始時の運転状態がそのまま継続されるものと仮定し、演算開始時の値が保たれるとして推定演算を行う。
【００２９】
ステップＳ２３では、ステップＳ２２で推定されるコイル温度が限界温度に達するまでの残時間を求める。ステップＳ２５では、ステップＳ２３で得られた残時間が所定時間より短いか否かを判定する。この所定時間はモータトルクを制限するためのトルク上限値を出力するか否かを決定するパラメータであり、所定時間が短いとコイル温度が限界温度に近くなるまでトルク上限値が出力されず、逆に所定時間が長いと限界温度に対して余裕を持たせた状態でトルク上限値が出力される。
【００３０】
ステップＳ２４で残時間が所定時間より短いと判定されると、ステップＳ２５へ進んでモータ２のトルクを下げるためのトルク上限値をトルク指令部１２へ出力し、一連の保護処理を終了する。なお、このときのトルク上限値は固定値でも良いし、残時間の長さに応じて変えるようにしても良い。一方、ステップＳ２４で残時間が所定時間以上であると判定されると、そのまま図５の保護処理を終了する。図５に示す保護処理は、コイル温度保護部１１３に保護指示信号が入力される度に実行される。
【００３１】
図１１は、走行を開始後のコイル温度とコイル発熱量の変化を示したものであり、コイル限界温度は１４℃に設定されている。コイル発熱量（すなわち損失量）は前述したようにモータの回転数とトルクとに依存しており、例えば、符号Ｇ１，Ｇ２で示すようにコイル発熱量が大きいときには、図８の損失マップから分かるように図３の領域Ａの状態となる場合が多い。そのような場合には、運転領域監視部１１１からコイル温度保護部１１３に保護指示信号が入力され、図５の保護処理が実行される。
【００３２】
図１１の符号Ｇ１で示す時点におけるコイル温度は限界温度（１４０℃）に比べて充分に低いので、保護処理が実行されても「残時間＞所定時間」と判断され、コイル温度保護部１１３からトルク上限値は出力されない。一方、符号Ｇ２で示す時点におけるコイル温度は限界温度に近いので、「残時間＜所定時間」と判断されてトルク上限値が出力される。トルク上限値がトルク指令部１２に出力されてもコイル温度は直ちに下がるわけでなく、トルク制限がかかってから徐々に下がり始める。そのため、図１１に示す例ではコイル温度が上限温度を越える領域があるが、所定時間を長くして早めにトルク上限値が出力されるように設定することで、常に限界温度（保護温度）より低い温度に制御することもできる。
【００３３】
なお、上述した実施の形態では、コイル２１の予測温度が限界温度に達した場合にトルク上限値を出力してトルク制限を行ったが、予測温度から推定されるコイル寿命を延ばすようにトルク制限をしても良い。図１２は、運転時間とコイル２１の絶縁性能との関係を示す図である。直線Ｌ２０はコイル温度が１５０℃に維持された場合の寿命曲線であり、直線Ｌ２１はコイル温度が１８０℃に維持された場合の寿命曲線である。
【００３４】
実際の寿命曲線Ｌ２２は、運転履歴記録部１１２に記録されたコイル温度の履歴に基づいて算出される。すなわち、履歴として記録されている温度は一定の温度ではなく、広い範囲に分布しているので、その温度履歴から寿命曲線を想定した場合の等価温度を算出する。例えば、平均温度を等価温度とする。その等価温度における寿命曲線が現時点での寿命曲線Ｌ２２となり、絶縁性能の許容値までの運転時間が予測寿命となる。この等価温度はその後の運転状況により変化する。
【００３５】
本実施の形態では、図１２の運転時間ｔ１がモータの耐用年数であったとした場合、等価温度に関する寿命曲線Ｌ２２から得られる寿命ｔ２が時間ｔ１を下回らないようにモータのトルクを制限する。一例としては、寿命ｔ２が「ｔ２≦ｔ１＋Δｔ」となったならば、トルク制限を行って算出される等価温度がより低くなるようにする。その結果、寿命ｔ２の延長を図ることができる。
【００３６】
《磁石温度保護処理》
次に、磁石温度保護部１１４で行われる磁石温度保護処理について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。この磁石温度保護処理は、運転領域監視部１１１からの保護指示信号が受信されるとスタートする。ステップＳ３１では、運転履歴記録部１１１に記録されている回転数およびトルクの履歴データを参照し、モータ２の損失を推定する。この推定作業は、図５に示したコイル温度保護処理のステップＳ２１の処理と同様なので説明を省略する。
【００３７】
ステップＳ３２では、ステップＳ３１で推定した損失に基づいて磁石温度上昇を推定し、所定時間後の磁石温度を予測する。所定時間の長さは保護動作（トルク上限値の出力）の動作タイミングに関係しており、所定時間を長くしてより先の磁石温度を予測することで、より早めに保護動作が作動することになる。ここでの温度推定演算は、上述したステップＳ２２の処理と同様に、図９の熱モデルに基づいて各部位要素の温度を推定することで磁石温度の上昇を推定するので、ステップＳ２２と全く同様の演算処理を行うことになる。ステップＳ３３では、ステップＳ３２で推定される磁石温度が、減磁曲線において磁石の減磁が発生しうる温度を越えているか否かを判定する。
【００３８】
図１３は、磁石減磁曲線の一例を示す図である。Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、順に温度が２０℃，６０℃，１００℃，１４０℃，１８０℃のときのＢ−Ｈ曲線を示している。Ｌ１０は無負荷時のパーミアンス直線であり、曲線Ｌ１との交点Ｐ１は２０℃無負荷時の動作点を、曲線Ｌ５との交点Ｐ２は８０℃無負荷時の時の動作点を表している。運転に伴う負荷による逆磁界Ｈ１，Ｈ２が発生すると、パーミアンス直線Ｌ１０をその逆磁界分だけ平行移動した直線Ｌ１１，Ｌ１２とＢ−Ｈ曲線との交点が、その場合の動作点になる。逆磁界Ｈ１はモータ２の最大トルクを示す。
【００３９】
Ｂ−Ｈ曲線Ｌ５上において、動作点Ｐ３の位置は曲線Ｌ５の屈折部（knee）が始まる位置であり、動作点Ｐ３は１８０℃クニック点（減磁開始点）になっている。すなわち、１８０℃においては、逆磁界がＨ２となる負荷（トルク）まで使用しても、すなわち動作点Ｐ３より上側の動作点で使用すれば減磁が発生しない。一方、動作点Ｐ４は２０℃クニック点（図２に示す第２象限にはない）よりも上側にあるので、２０℃においては最大トルク（逆磁界Ｈ１に相当）で使用しても減磁が発生しない。
【００４０】
このように、高温（１８０℃）状態で使用した場合には、常温（２０℃）で使用した場合に比べて、減磁なく運転できる範囲が狭くなることが分かる。すなわち、ステップＳ３２で予測された磁石温度が１８０℃であった場合には、予測温度はステップＳ３３において減磁が発生する温度を越えていると判断され、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、予測温度おいて許容される逆磁界からトルク上限値を算出し、そのトルク上限値をトルク指令部１２へ出力する。例えば、予測温度が１８０℃であった場合には、逆磁界Ｈ２に相当するトルクをトルク上限値として出力する。ステップＳ３４の処理が終了したならば、図６に示す一連の磁石保護処理を終了する。
【００４１】
一方、予測温度が６０℃であった場合には、図１３から分かるように、直線Ｌ１１と曲線Ｌ２との交点Ｐ３はクニック点となっていない。よって、ステップＳ３３では、磁石予測温度は減磁発生温度を越えていないと判断され、一連の磁石保護処理を終了する。図６に示す磁石保護処理は、運転領域監視部１１１からの保護指示信号が入力される度に実行される。
【００４２】
以上説明した実施の形態においては、以下のような作用効果を奏する。
（１）運転履歴記録部１１２に記憶されたトルク値や回転数等の運転状態に関する情報をに基づいて、ステータコイル２１の温度上昇をコイル温度保護部１１３で推定し、さらに、コイル温度が限界温度に達するまでの残時間を求めるようにしている。そして、残時間が所定時間より短い場合には、モータのトルクを制限するようにしたので、コイル焼損等の機能低下を防止しつつ、回転数・トルク特性における運転可能範囲を可能な限り拡大できる。また、温度上昇の予測値により制御しているので、温度上昇が著しい場合であっても事前に察知して保護動作を確実に行うことができる。なお、上述した実施形態では残時間と所定時間とを比較して判定を行っているが、所定時間経過後の温度と限界温度とを比較して判定を行っても良い。
【００４３】
（２）さらに、コイル２１だけでなくロータ２６に設けられた永久磁石２５の温度上昇も推定して、上記保護動作を行うことで、温度上昇によるコイル２１および磁石２５に不都合を生じさせることなく運転可能範囲を拡大することができる。例えば、磁石２５の予測温度が減磁が発生可能な温度に達しているか否かを判定し、発生可能な温度に達していると判定されたならば、モータ２のトルクを減磁が発生しない動作範囲に制限することで、磁石２５の減磁を防止しつつ運転可能範囲を拡大することができる。
（３）また、図２に示すように、温度センサを符号２１ａで示すコイル表面だけでなく、ステータコア部２２ａ、カバー２９の内周部２９ａや外周部２９ｂなどの複数の部位に設けることで、Δｔ後の各部位要素の温度Tm’〜Tsc’をより精度良く算出することができる。
（４）さらにまた、運転履歴記録部１１２に記憶された履歴情報に基づいて、ステータコイル２１の寿命ｔ２を推定し、その寿命ｔ２が所定時間ｔ１＋Δｔ以下のときにモータ２のトルクを制限することで、所定の寿命ｔ１（モータ耐用年数）を確保しつつ、コイル寿命を延ばすことができる。
【００４４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、運転履歴記録部１１２は記憶部を、コイル温度保護部１１３および磁石温度保護部１１４は温度推定手段，判定手段および制限手段を、コイル温度保護部１１３は寿命推定手段をそれぞれ構成する。以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。なお、上述した実施の形態では、電気車に搭載された走行用モータの温度保護装置を例に説明したが、これに限定されず、種々のモータの温度保護装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による温度保護装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】モータ２の構造を示す断面図である。
【図３】モータ２の運転領域を説明する図である。
【図４】温度保護制御部１１で行われる処理を示すフローチャートである。
【図５】運転領域監視部１１１で行われる処理を示すフローチャートである。
【図６】コイル温度保護部１１３で行われる処理を示すフローチャートである。
【図７】運転履歴データの一例を示す図である。
【図８】損失マップの一例を示す図である。
【図９】モータ２の熱モデルの一例を示す図である。
【図１０】部位要素の温度上昇を説明する図である。
【図１１】コイル温度とコイル発熱量の経時変化を示す図である。
【図１２】寿命曲線を示す図である。
【図１３】減磁曲線の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：車両コントローラ、２：モータ、３：インバータ、５：回転センサ、６：コイル温度センサ、７：冷媒温度センサ、１１：温度保護制御部、１２：トルク指令部、１３：電流指令部、２１：コイル、２２：ステータコア、２４：冷媒流路、５２：磁石、２６：ロータコア、１１１：運転領域監視部、１１２：運転履歴記録部、１１３：コイル温度保護部、１１４：磁石温度保護部
【図１】
2008109816.tif 000003
【図２】
2008109816.tif 000004
【図３】
2008109816.tif 000005
【図４】
2008109816.tif 000006
【図５】
2008109816.tif 000007
【図６】
2008109816.tif 000008
【図７】
2008109816.tif 000009
【図８】
2008109816.tif 000010
【図９】
2008109816.tif 000011
【図１０】
2008109816.tif 000012
【図１１】
2008109816.tif 000013
【図１２】
2008109816.tif 000014
【図１３】
2008109816.tif 000015