(57)【要約】【課題】電気回路モジュールの温度計算点における温度を迅速かつ高精度に取得することが可能な装置および方法を提供する。【解決手段】  自己温度関数に基づく値を入力イミタンスとして有する自己関数回路と、温度計算点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を自己関数回路の入力端子に出力する自己電力源と、温度計算点から隔てられた隔離点に与えられた熱エネルギーに対する温度計算点の応答特性を示す相互温度関数に基づく値を入力イミタンスとして有する相互関数回路と、隔離点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を相互関数回路の入力端子に出力する相互電力源と、自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値とを合成して得られる合成値に基づいて温度計算点における温度を求める温度計算部とを備える。【選択図】図１
2008154424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路モジュールに含まれる点である温度計算点に与えられた熱エネルギーに対する当該温度計算点の応答特性を示す自己温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する自己関数回路と、
前記温度計算点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を前記自己関数回路の入力端子に出力する自己電力源と、
前記温度計算点から隔てられ前記電気回路モジュールに含まれる点である隔離点に与えられた熱エネルギーに対する前記温度計算点の応答特性を示す相互温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する相互関数回路と、
前記隔離点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を前記相互関数回路の入力端子に出力する相互電力源と、
前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量および前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量を測定する測定部と、
前記自己電力源が電力を出力することによって前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、前記相互電力源が電力を出力することによって前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、を合成して得られる合成値に基づいて前記温度計算点における温度を求める温度計算部と、
を備えることを特徴とする回路モジュール温度計算装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回路モジュール温度計算装置であって、
前記自己温度関数および前記相互温度関数は時間についての関数であり、
前記自己関数回路は、前記自己温度関数の時間変化率を所定のスケーリング定数倍とすることで導かれた関数、が示す値を入力イミタンスとして有するよう素子定数が決定された受動素子を含み、
前記相互関数回路は、前記相互温度関数の時間変化率を前記スケーリング定数倍とすることで導かれた関数、が示す値を入力イミタンスとして有するよう素子定数が決定された受動素子を含むことを特徴とする回路モジュール温度計算装置。
【請求項３】
電気回路モジュールに含まれる点である温度計算点に与えられた熱エネルギーに対する当該温度計算点の応答特性を示す自己温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する自己関数回路に、前記温度計算点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を入力するステップと、
前記温度計算点から隔てられ前記電気回路モジュールに含まれる点である隔離点に与えられた熱エネルギーに対する前記温度計算点の応答特性を示す相互温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する相互関数回路に、前記隔離点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を前記相互関数回路の入力端子に入力するステップと、
前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量および前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量を測定するステップと、
を含み、
前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、を合成して得られる合成値に基づいて前記温度計算点における温度を求めることを特徴とする回路モジュール温度計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路モジュールに含まれる温度計算点における温度を、電気回路モジュールで発生する熱エネルギーに基づいて計算する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータジェネレータによって走行する車両には、モータジェネレータを制御するための電気回路モジュールが用いられる。電気回路モジュールには、電圧を昇降圧する昇降圧コンバータ回路、直流電圧を交流電圧に変換し交流電圧を直流電圧に変換するインバータ回路等が含まれる。一般に、そのような電気回路モジュールは、モータジェネレータによって車両を走行させるために必要な電力を処理するため発熱量が大きい。
【０００３】
【非特許文献１】T.Kojima et al."Novel Electro-Thermal Coupling Simulation Technique for Dynamic Analysis of HV Inverter",2006 PESC, pp.2048-2052
【非特許文献２】Allen R. Hefner "A Dynamic Electro-Thermal Model for the IGBT",1992 IEEE Industry Application Society Annual Meeting,pp.1094-1104
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気回路モジュールの発熱は、その寿命を短縮する原因となる。したがって、発熱量の大きい電気回路モジュールに対しては、温度上昇を回避するための対策を施す必要がある。そこで、電気回路モジュールが動作している状態における温度分布を計算し、計算結果を温度上昇を回避するための対策に適用することが考えられる。
【０００５】
本発明は、このような課題に対してなされたものであり、電気回路モジュールの温度計算点における温度を迅速かつ高精度に取得することが可能な回路モジュール温度計算装置、および電気回路モジュールの温度計算点における温度を迅速かつ高精度に取得する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回路モジュール温度計算装置は、電気回路モジュールに含まれる点である温度計算点に与えられた熱エネルギーに対する当該温度計算点の応答特性を示す自己温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する自己関数回路と、前記温度計算点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を前記自己関数回路の入力端子に出力する自己電力源と、前記温度計算点から隔てられ前記電気回路モジュールに含まれる点である隔離点に与えられた熱エネルギーに対する前記温度計算点の応答特性を示す相互温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する相互関数回路と、前記隔離点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を前記相互関数回路の入力端子に出力する相互電力源と、前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量および前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量を測定する測定部と、前記自己電力源が電力を出力することによって前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、前記相互電力源が電力を出力することによって前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、を合成して得られる合成値に基づいて前記温度計算点における温度を求める温度計算部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る回路モジュール温度計算装置においては、前記自己温度関数および前記相互温度関数は時間についての関数であり、前記自己関数回路は、前記自己温度関数の時間変化率を所定のスケーリング定数倍とすることで導かれた関数、が示す値を入力イミタンスとして有するよう素子定数が決定された受動素子を含み、前記相互関数回路は、前記相互温度関数の時間変化率を前記スケーリング定数倍とすることで導かれた関数、が示す値を入力イミタンスとして有するよう素子定数が決定された受動素子を含む構成とすることが好適である。
【０００８】
また、本発明に係る回路モジュール温度計算方法は、電気回路モジュールに含まれる点である温度計算点に与えられた熱エネルギーに対する当該温度計算点の応答特性を示す自己温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する自己関数回路に、前記温度計算点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を入力するステップと、前記温度計算点から隔てられ前記電気回路モジュールに含まれる点である隔離点に与えられた熱エネルギーに対する前記温度計算点の応答特性を示す相互温度関数、に基づく値を入力イミタンスとして有する相互関数回路に、前記隔離点に与えられる熱エネルギーを等価的に示す電力を前記相互関数回路の入力端子に入力するステップと、前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量および前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量を測定するステップと、を含み、前記自己関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、前記相互関数回路の入力端子に現れる電気物理量の値と、を合成して得られる合成値に基づいて前記温度計算点における温度を求めることを特徴とする。
【０００９】
なお、イミタンスは、インピーダンスおよびアドミタンスの総称である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気回路モジュールの温度計算点における温度を迅速かつ高精度に取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に本発明の実施形態に係る車両駆動システムを示す。車両駆動システムは、電力回路１０、モータジェネレータ１４、電流センサ１６、回転数センサ１８、操作部２０、制御部２２、および回路モジュール温度計算装置２４を備えて構成される。車両駆動システムは車両に搭載され、モータジェネレータ１４によって車両を駆動する。また、車両の走行によってモータジェネレータ１４が発生した電力を電力回路１０に回収する。
【００１２】
電力回路１０は、制御部２２の制御に基づいてモータジェネレータ１４に電力を出力し、または、モータジェネレータ１４が発生した電力を制御部２２の制御に基づいて回収する。電力回路１０とモータジェネレータ１４との間で授受される電力は、制御部２２が電力回路１０を制御することによって調整される。
【００１３】
電力回路１０は、要素回路Ｅ１〜Ｅｍを備える電気回路モジュール１２を含んで構成される。ｍは要素回路の数を示す自然数である。要素回路Ｅ１〜Ｅｍは制御部２２によって制御される。要素回路Ｅ１〜Ｅｍとしては、モータジェネレータ１４に出力する電圧を調整する昇降圧コンバータ回路、モータジェネレータ１４に出力する３相交流電圧に直流電圧を変換し、モータジェネレータ１４が発生した３相交流電圧を直流電圧に変換するインバータ回路等が適用される。モータジェネレータ１４との間で授受される電力の調整は、要素回路Ｅ１〜Ｅｍの制御によって行われる。
【００１４】
電気回路モジュール１２の内部または表面には、温度計算の対象となるｎ個の温度計算点Ｐ１〜Ｐｎが定義される。ただし、ｎは温度計算点の数を示す自然数である。ここでは温度計算点の数ｎは要素回路の数ｍと等しいものとし、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎの位置を要素回路Ｅ１〜Ｅｍが設けられる位置にそれぞれ設定するものとする。
【００１５】
モータジェネレータ１４は、電力回路１０から取得した電力に基づいて回転し車両を駆動する。また、車両の走行によって発生した電力を電力回路１０に出力する。
【００１６】
電流センサ１６は、電力回路１０とモータジェネレータ１４との間で電力を授受するために設けられた導線に流れる電流を測定し、測定結果を電流測定値として制御部２２に出力する。
【００１７】
回転数センサ１８は、モータジェネレータ１４の単位時間当たりの回転数を測定し、測定結果を回転数測定値として制御部２２に出力する。
【００１８】
操作部２０は、アクセルペダル、ブレーキペダル、チェンジレバー等を含む。制御部２２は、車両が操作部２０の操作に従った走行状態となるよう、電流測定値および回転数測定値に基づいて電力回路１０を制御する。
【００１９】
回路モジュール温度計算装置２４は、自己関数回路ＳＣｉｉ（ｉは１〜ｎの自然数）、相互関数回路ＭＣｉｋ（ｋはｉとは異なる１〜ｎの自然数）、定電流源Ｊ１１〜Ｊｎｎ、電圧計Ｖ１１〜Ｖｎｎ、加算合計部Σ１〜ｎ、接地導体２６、温度計算制御部２８、および記憶部３０を備えて構成される。
【００２０】
自己関数回路ＳＣｉｉ、相互関数回路ＭＣｉｋ、定電流源Ｊ１１〜Ｊｎｎ、電圧計Ｖ１１〜Ｖｎｎのそれぞれの一方の端子は接地導体２６に接続される。
【００２１】
自己関数回路ＳＣｉｉの接地導体２６に接続されていない側の端子ＴＰｉｉは、定電流源Ｊｉｉの接地導体２６に接続されていない側の端子および電圧計Ｖｉｉの接地導体２６に接続されていない側の端子に接続される。
【００２２】
相互関数回路ＭＣｉｋの接地導体２６に接続されていない側の端子ＴＰｉｋは、定電流源Ｊｉｋの接地導体２６に接続されていない側の端子および電圧計Ｖｉｋの接地導体２６に接続されていない側の端子に接続される。
【００２３】
定電流源Ｊｉｉは、温度計算制御部２８の制御によって設定された電流を端子ＴＰｉｉに出力する。定電流源Ｊｉｋは、温度計算制御部２８の制御によって設定された電流を端子ＴＰｉｋに出力する。
【００２４】
図２（ａ）に自己関数回路ＳＣｉｉの構成例を示す。自己関数回路ＳＣｉｉは、並列接続された抵抗素子およびキャパシタによってそれぞれが構成されるｐ個の単位エレメントＣＲ１〜ＣＲｐを直列に接続したものである（ｐは任意の自然数である）。単位エレメントＣＲ１〜ＣＲｐは、それぞれ抵抗素子Ｒ１〜Ｒｐを含み、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｐは互いに異なる抵抗値を有するものとすることができる。また、単位エレメントＣＲ１〜ＣＲｐは、それぞれキャパシタＣ１〜Ｃｐを含み、キャパシタＣ１〜Ｃｐは互いに異なる静電容量を有するものとすることができる。相互関数回路ＭＣｉｋは、自己関数回路ＳＣｉｉと同様の構成を有し、直列に接続された単位エレメントから構成される。自己関数回路ＳＣ１１、ＳＣ２２、・・・、ＳＣｎｎおよび相互関数回路ＭＣ１２、ＭＣ１３、・・・、ＭＣｎｎ−１は互いに異なる数の単位エレメントを有するものとすることができ、互いに素子定数が異なる抵抗素子およびキャパシタによって構成することができる。
【００２５】
ここで、自己関数回路ＳＣｉｉを構成する各抵抗素子および各キャパシタの素子定数、ならびに相互関数回路ＭＣｉｋを構成する各抵抗素子および各キャパシタの素子定数を決定する方法について説明する。
【００２６】
温度計算点Ｐ１〜Ｐｎのそれぞれの温度Ｔｈ１〜Ｔｈｎは、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎにそれぞれ与えられた熱エネルギーＨ１〜Ｈｎおよび熱伝達関数行列［Ｆ］によって次の（式１）のように表される。ただし、（式１）は複素周波数領域における表現であり、ｓは複素周波数変数を示す。
【００２７】
【数１】
2008154424.tif 000003
【００２８】
熱伝達関数行列［Ｆ］の要素Ｆｉｉ（ｓ）は、温度計算点Ｐｉに与えられた熱エネルギーＨｉに対する、当該温度計算点Ｐｉにおける温度の周波数応答特性を示す自己温度関数であり、熱伝達関数行列［Ｆ］の要素Ｆｉｋ（ｓ）は、温度計算点Ｐｋに与えられた熱エネルギーＨｋに対する、温度計算点Ｐｉにおける温度の周波数応答特性を示す相互温度関数である。
【００２９】
また、（式１）を時間領域で表現したものを（式２）に示す。ｔは時間変数でありτは畳み込み積分の積分変数である。積分記号は行列の要素の各々に対して積分演算を施すことを意味する。温度ｔｈ１〜ｔｈｎはそれぞれ温度Ｔｈ１〜Ｔｈｎを時間領域で表現したものである。熱エネルギーｈ１〜ｈｎはそれぞれ熱エネルギーＨ１〜Ｈｎを時間領域で表現したものである。熱伝達関数行列［ｆ］は熱伝達関数行列［Ｆ］を時間領域で表現したものである。
【００３０】
【数２】
2008154424.tif 000004
【００３１】
熱伝達関数行列［ｆ］の要素ｆｉｉ（ｔ）は、温度計算点Ｐｉに与えられた熱エネルギーに対する、当該温度計算点Ｐｉにおける温度のインパルス応答特性を示す自己温度関数であり、熱伝達関数行列［ｆ］の要素ｆｉｋ（ｔ）は、温度計算点Ｐｋに与えられた熱エネルギーに対する、温度計算点Ｐｉにおける温度のインパルス応答特性を示す相互温度関数である。
【００３２】
熱伝達関数行列［ｆ］の各要素は、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎのうちいずれか１つの温度計算点に時間波形がインパルス関数で表される熱エネルギーを与えたときの、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎのそれぞれにおける温度の時間応答波形を観測することで取得することができる。また、電気回路モジュール１２を構成する材料の特性を予め取得することにより、熱伝達関数行列［Ｆ］または［ｆ］をコンピュータシミュレーションによって取得することも可能である。
【００３３】
熱伝達関数行列［Ｆ］の各要素の値と同一のアドミタンスを有する回路は、抵抗素子およびキャパシタを含む回路によって実現することができる。この点については非特許文献１に記載されている。
【００３４】
例えば、複素周波数領域での熱伝達関数行列［Ｆ］の要素Ｆｉｋ（ｓ）が１／（１／（Ａ＋ｓＢ）＋１／（Ｄ＋ｓＱ））と表される場合には、その要素Ｆｉｋ（ｓ）の値と同一のアドミタンスを有する回路は、抵抗値が１／Ａである抵抗素子および静電容量がＢであるキャパシタから構成される第１の単位エレメントＥＬ１と、抵抗値が１／Ｄである抵抗素子および静電容量がＱであるキャパシタから構成される第２の単位エレメントＥＬ２とを直列に接続した図３に示すような回路となる。複素周波数領域の表現によって例を示したのは、交流回路網理論による説明が容易であるという理由によるものである。ここで、抵抗素子は、温度計算点Ｐｋに与えられた熱エネルギーが、温度計算点Ｐｉにおいて電気回路モジュール１２から外部へと放出されることを意味し、キャパシタは、温度計算点Ｐｉに熱が蓄積されることを意味する。
【００３５】
自己関数回路ＳＣｉｉに含まれる単位エレメントＣＲの数、ならびに自己関数回路ＳＣｉｉに含まれる各抵抗素子および各キャパシタの素子定数の決定に際しては、まず、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎのいずれか１つの温度計算点Ｐｋに時間波形がステップ関数（ある時刻ｔ０より前では値が零であり、時刻ｔ０以後所定の値に立ち上がる関数）で表される熱エネルギーを与え、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎにおける温度の時間応答波形をそれぞれ温度計算点応答波形ｇ１ｋ（ｔ）〜ｇｎｋ（ｔ）として取得する。これをｋ＝１〜ｎの総てについて行い、温度計算点応答波形ｇ１１（ｔ）〜ｇｎｎ（ｔ）のデータを取得する。
【００３６】
自己関数回路ＳＣｉｉに含まれる単位エレメントＣＲの数、ならびに自己関数回路ＳＣｉｉに含まれる各抵抗素子および各キャパシタの素子定数は、温度計算点応答波形ｇｉｉ（ｔ）と、ステップ電流を自己関数回路ＳＣｉｉの端子ＴＰｉｉから入力したときの、端子ＴＰｉｉに現れる応答電圧の時間波形とが一致するよう決定する。ここで、ステップ電流は、時間波形がステップ関数で表される電流をいう。同様にして、相互関数回路ＭＣｉｋに含まれる単位エレメントの数、ならびに相互関数回路ＭＣｉｋに含まれる各抵抗素子および各キャパシタの素子定数は、上述のように取得された温度計算点応答波形ｇｉｋ（ｔ）と、ステップ電流を相互関数回路ＭＣｉｋの端子ＴＰｉｋに入力したときの、端子ＴＰｉｋに現れる応答電圧の時間波形とが一致するよう決定する。このような素子定数の決定は、実測または電気回路シミュレーションによって行うことができる。
【００３７】
なお、ここでは、自己関数回路ＳＣｉｉおよび相互関数回路ＭＣｉｋとして、直列に接続された単位エレメントＣＲ１〜ＣＲｐから構成されるものを例として説明した。このような構成の他、直列に接続された抵抗素子Ｒ１〜Ｒｐ、および抵抗素子Ｒ１〜Ｒｐのそれぞれの定電流源側の端子と接地導体２６との間にそれぞれ接続されるキャパシタＣ１〜Ｃｐを備えた図２（ｂ）に示すような梯子型ＲＣ回路によって自己関数回路ＳＣｉｉおよび相互関数回路ＭＣｉｋを構成することも可能である。梯子の段数ｐならびに抵抗素子Ｒ１〜ＲｐおよびキャパシタＣ１〜Ｃｐの各素子定数は、単位エレメントＣＲ１〜ＣＲｐによる構成と同様、温度計算点応答波形ｇ１１（ｔ）〜ｇｎｎ（ｔ）と、自己関数回路および相互関数回路のそれぞれの端子における応答電圧の時間波形とに基づいて決定することができる。
【００３８】
次に、回路モジュール温度計算装置２４が温度測定点Ｐ１〜Ｐｎの温度を計算する処理について説明する。
【００３９】
温度計算制御部２８は、制御部２２から電流測定値、回転数測定値および電力回路１０の制御状態に関する情報を取得する。電力回路１０の制御状態に関する情報には、例えば、昇降圧コンバータ回路の昇圧比、インバータ回路が出力する電圧の周波数等に関する情報が含まれる。
【００４０】
電気回路モジュール１２が備える要素回路Ｅ１〜Ｅｍの動作状態は、モータジェネレータ１４に流れる電流、モータジェネレータ１４の単位時間当たりの回転数、電力回路１０の制御状態等によって定まるモータジェネレータ１４の制御状態によって異なる。すなわち、要素回路Ｅ１〜Ｅｍの中には、稼働状態となることによって熱を発しているものがあると共に、非稼働状態となり熱を発していないものもある。また、モータジェネレータ１４の制御状態に応じて、稼働状態にある複数の要素回路の相互間では発生する熱の大きさに相違がある。
【００４１】
そこで、本実施形態では、モータジェネレータ１４に流れる電流、モータジェネレータ１４の単位時間当たりの回転数、電力回路１０の制御状態等のモータジェネレータ１４の制御状態を定める情報と、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎにおいて発生する熱エネルギーの値との間の対応関係を示す熱源分布テーブルを予め実測等によって取得し、記憶部３０に記憶させておく。
【００４２】
温度計算制御部２８は、電流測定値、回転数測定値および電力回路１０の制御状態に関する情報に対応して温度計算点Ｐ１〜Ｐｎに発生する熱エネルギーの値を、記憶部３０に記憶された熱源分布テーブルを参照することで取得する。そして、取得した値に基づいて定電流源Ｊ１１〜Ｊｎｎが出力すべき電流を決定し、決定した電流が出力されるよう定電流源Ｊ１１〜Ｊｎｎを制御する。
【００４３】
電圧計Ｖ１１〜Ｖ１ｎは、端子ＴＰ１１〜ＴＰ１ｎと接地導体２６との間の電圧をそれぞれ測定し、測定結果をそれぞれ電圧測定値ＭＶ１１〜ＭＶ１ｎとして加算合計部Σ１に出力する。同様にして、電圧計Ｖ２１〜Ｖ２ｎは、端子ＴＰ２１〜ＴＰ２ｎと接地導体２６との間の電圧をそれぞれ測定し、測定結果をそれぞれ電圧測定値ＭＶ２１〜ＭＶ２ｎとして加算合計部Σ２に出力する。すなわち、電圧計Ｖｉ１〜Ｖｉｎは、端子ＴＰｉ１〜ＴＰｉｎと接地導体２６との間の電圧をそれぞれ測定し、測定結果をそれぞれ電圧測定値ＭＶｉ１〜ＭＶｉｎとして加算合計部Σｉに出力する。
【００４４】
加算合計部Σｉは、電圧測定値ＭＶｉ１〜ＭＶｉｎの加算合計値を算出し、温度指示電圧Ｔｉとして温度計算制御部２８に出力する。温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎは、それぞれ温度計算点Ｐ１〜Ｐｎにおける温度を等価的に示す。温度計算制御部２８は、温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎを制御部２２および記憶部３０に出力する。
【００４５】
制御部２２は、温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎに基づいて電力回路１０を制御する。例えば、温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎのうち、それぞれに定められた閾値を超えたものがある場合には、閾値を超えた温度指示電圧に対応する温度計算点の位置に存在する要素回路に流れる電流が制限されるよう、電力回路１０を制御する。あるいは、電力回路１０とモータジェネレータ１４との間で授受される電力が低減されるよう電力回路１０を制御することとしてもよい。
【００４６】
記憶部３０は温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎを記憶する。記憶された温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎは、所定の装置によって読み出すことができ保守点検等に適用することができる。
【００４７】
本実施形態に係る車両駆動システムによれば、温度計算の対象となる温度計算点で発せられる熱エネルギーの寄与のみならず、他の温度計算点との間で授受される熱エネルギーをも考慮して、各温度計算点における温度が算出される。これによって、各温度計算点における温度を高精度に算出することができる。
【００４８】
さらに、温度の算出は、予め取得された温度計算点応答波形ｇ１１（ｔ）〜ｇｎｎ（ｔ）に基づいて素子定数が決定された自己関数回路ＳＣｉｉおよび相互関数回路ＭＣｉｋを適用したハードウエア回路の応答電圧を実測することにより行われる。これによって、熱伝達関数行列［ｆ］を用いた数値計算に基づく手法よりも、短時間で各温度計算点における温度を算出することができる。
【００４９】
一般に、（式２）に基づく数値計算により各温度計算点の温度を求めた場合、積分計算が収束するまでに長時間を要する。したがって、車両の走行状態に応じて各温度計算点で発生する熱エネルギーの値が急峻に変化する車両駆動システムにおいては、（式２）に基づく数値計算によって各温度計算点の温度を算出することは困難である。本実施形態に係る回路モジュール温度計算装置２４によれば、短時間で各温度計算点における温度を算出することができる。
【００５０】
次に、モジュール温度計算装置２４の変形例について説明する。図４に回路モジュール温度計算装置２４Ａを適用した車両駆動システムの構成を示す。回路モジュール温度計算装置２４Ａは、回路モジュール温度計算装置２４が備える温度計算制御部２８、自己関数回路ＳＣｉｉおよび相互関数回路ＭＣｉｋを、それぞれ、温度計算制御部２８Ａ、スケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉおよびスケーリング後相互関数回路ＭＡｉｋに置き換えたものである。モジュール温度計算装置２４と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図５（ａ）にスケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉの構成を示す。スケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉは、自己関数回路ＳＣｉｉと同様、並列接続された抵抗素子およびキャパシタによってそれぞれが構成されるｐ個の単位エレメントＵ１〜Ｕｐを直列に接続したものである。自己関数回路ＳＣｉｉと同様、スケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉは図５（ｂ）に示す梯子型ＲＣ回路によっても構成することができる。また、スケーリング後相互関数回路ＭＡｉｋは、スケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉと同様の構成を有する。
【００５２】
スケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉの各抵抗素子および各キャパシタの素子定数は、温度計算点応答波形ｇｉｉ（ｔ）の時間変化率をスケーリング定数ａ倍した温度計算点応答波形ｇｉｉ（ａｔ）に基づいて決定する。また、スケーリング後相互関数回路ＭＡｉｋの各抵抗素子および各キャパシタの素子定数は、温度計算点応答波形ｇｉｋ（ｔ）の時間変化率をスケーリング定数ａ倍した温度計算点応答波形ｇｉｋ（ａｔ）に基づいて決定する。
【００５３】
スケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉの各抵抗素子の抵抗値および各キャパシタの静電容量は、温度計算点応答波形ｇｉｉ（ｔ）に基づいて決定された各抵抗値および各静電容量をそれぞれ１／√ａ倍したものとなる。同様に、スケーリング後相互関数回路ＭＡｉｋの各抵抗素子の抵抗値および各キャパシタの静電容量は、温度計算点応答波形ｇｉｋ（ｔ）に基づいて決定された各抵抗値および各静電容量をそれぞれ１／√ａ倍したものとなる。
【００５４】
すなわち、スケーリング後自己関数回路ＳＡｉｉの各抵抗素子の抵抗値および各キャパシタの静電容量は、自己関数回路ＳＣｉｉの各抵抗素子の抵抗値および各キャパシタの静電容量をそれぞれ１／√ａ倍したものとなり、スケーリング後相互関数回路ＭＡｉｋの各抵抗素子の抵抗値および各キャパシタの静電容量は、相互関数回路ＭＣｉｋの各抵抗素子の抵抗値および各キャパシタの静電容量をそれぞれ１／√ａ倍したものとなる。
【００５５】
温度計算制御部２８Ａは、加算合計部Σ１〜Σｎがそれぞれ出力する値を、それぞれスケーリング後温度指示電圧ＴＳ１〜ＴＳｎとして取得する。温度計算制御部２８Ａは、スケーリング後温度指示電圧ＴＳ１〜ＴＳｎの時間変化率を１／ａ倍し、それぞれ温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎとして制御部２２および記憶部３２に出力する。
【００５６】
このように素子定数を決定することによって、スケーリング後温度指示電圧ＴＳ１〜ＴＳｎの時間変化率は、温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎの時間変化率に対しスケーリング定数ａ倍となる。したがって、スケーリング定数を１より大きくすれば、スケーリング後温度指示電圧ＴＳ１〜ＴＳｎの時間変化を急峻にすることができ、定電流源Ｊ１１〜Ｊｎｎが所定の値の電流を出力してからスケーリング後温度指示電圧ＴＳ１〜ＴＳｎの値が収束するまでの時間を短縮することができる。これによって、温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎを迅速に算出することができる。
【００５７】
本発明の実施形態に係る回路モジュール温度計算装置は、車両駆動システムに適用される電気回路モジュール１２のみならず、一般の電気回路モジュールの温度分布の計算に適用することができる。図６に本発明の実施形態に係る回路モジュール温度計算装置を適用した電気回路システムの構成を示す。図１の車両駆動システムの構成部と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
電気回路システムは、制御部２２、電気回路モジュール３４、および回路モジュール温度計算装置３６を備えて構成される。回路モジュール温度計算装置３６は、回路モジュール温度計算装置２４に表示部３２を設けたものである。回路モジュール温度計算装置２４に代えて、回路モジュール温度計算装置２４Ａに表示部３２を設けたものとしてもよい。
【００５９】
電気回路モジュール３４に含まれる要素回路Ｅ１〜Ｅｍは、制御部２２によって稼働または非稼働のいずれかの状態に制御される。
【００６０】
制御部２２は、稼働状態となるよう制御している要素回路を識別する稼働情報を温度計算制御部２８に出力する。
【００６１】
記憶部３０は、要素回路を識別する情報と、その要素回路が稼働状態になったときに発生する熱エネルギーとを対応付けた熱源分布テーブルを記憶する。この熱源分布テーブルは、実測によって予め取得される。例えば、要素回路Ｅ２が稼働状態であるときは、温度測定点Ｐ２には稼働に応じて所定の熱エネルギーが発生するため、要素回路Ｅ２を識別する情報に当該所定の熱エネルギーの値を熱源分布テーブルで対応付けておけばよい。
【００６２】
温度計算制御部２８は、制御部２２から取得した稼働情報および記憶部３０に記憶されている熱源分布テーブルに基づいて、各温度計算点に発生する熱エネルギーの値を求める。そして、求められた熱エネルギーの値に基づいて定電流源Ｊ１１〜Ｊｎｎが出力すべき電流を決定し、決定した電流が出力されるよう定電流源Ｊ１１〜Ｊｎｎを制御する。このような制御によって、稼働状態にある要素回路に対応する定電流源からは、熱源分布テーブルに基づいて求められた熱エネルギーの値に基づいて定まる電流が出力され、非稼働状態にある要素回路に対応する定電流源からは電流が出力されない状態となる。
【００６３】
温度計算制御部２８は、加算合計部Σ１〜Σｎからそれぞれ取得した温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎを表示部３２および記憶部３０に出力する。表示部３２は、温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎに基づいて温度計算点Ｐ１〜Ｐｎの温度を表示する。また、記憶部３０に記憶された温度指示電圧Ｔ１〜Ｔｎは、所定の装置によって読み出すことができる。
【００６４】
本実施形態に係る電気回路システムによれば、電気回路モジュール３４の温度計算点Ｐ１〜Ｐｎの温度を迅速に計算することができる。計算された温度計算点Ｐ１〜Ｐｎの温度は、電気回路モジュール３４をシステムに搭載するときの放熱設計に活用することができる。また、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎの温度に基づいて、各要素回路を稼働状態にするか否かについての適応的な制御を行うことが可能となり、高温になることによる電気回路モジュール３４の寿命の短縮を回避することができる。
【００６５】
なお、上述の実施形態では、温度計算点の数ｎを要素回路の数ｍと等しいものとし、温度計算点Ｐ１〜Ｐｎの位置を要素回路Ｅ１〜Ｅｍが設けられる位置にそれぞれ設定するものとした。しかし、温度計算点の数ｎと要素回路の数ｍとはかならずしも同一とする必要はなく、電気回路モジュールの内部または表面の任意の位置に温度計算点Ｐ１〜Ｐｎを定義することができる。この場合、このように定義された温度計算点に基づいて熱源分布テーブルを予め取得し、記憶部３０に記憶させておけばよい。
【００６６】
また、回路モジュール温度計算装置２４，２４Ａおよび３６は、端子ＴＰ１１〜ＴＰｎｎに定電流源によって電流を入力し、端子ＴＰ１１〜ＴＰｎｎに現れた電圧に基づいて各温度計算点の温度を等価的に示す値を取得する構成としている。このような構成の他、端子ＴＰ１１〜ＴＰｎｎに定電圧源によって電圧を印加し、端子ＴＰ１１〜ＴＰｎｎに流入する電流に基づいて各温度計算点の温度を等価的に示す値を取得する構成とすることも可能である。
【００６７】
この場合、自己関数回路および相互関数回路は、直列接続されたインダクタおよび抵抗素子によってそれぞれが構成される単位エレメントＬＲ１〜ＬＲｐを並列に接続した図７（ａ）に示す回路（図２（ａ）に示す回路に対する双対回路）によって構成する。単位エレメントＬＲ１〜ＬＲｐはそれぞれインダクタＬ１〜Ｌｐおよび抵抗素子Ｒ１〜Ｒｐを含む。また、自己関数回路および相互関数回路は、直列に接続されたインダクタＬ１〜Ｌｐ、およびインダクタＬ１〜Ｌｐのそれぞれの定電圧源側の端子と接地導体２６との間にそれぞれ接続される抵抗素子Ｒ１〜Ｒｐを備えた図７（ｂ）に示すような梯子型ＲＬ回路（図２（ｂ）の回路の双対回路）によって構成することもできる。温度計算点応答波形ｇ１１（ｔ）〜ｇｎｎ（ｔ）の時間変化率をスケーリング定数ａ倍して構成する場合には、インダクタＬ１〜Ｌｐのそれぞれのインダクタンス値を１／√ａ倍、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｐのそれぞれの抵抗値を√ａとすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】車両駆動システムを示す図である。
【図２】自己関数回路および相互関数回路の構成を示す図である。
【図３】熱伝達関数行列［Ｆ］の要素Ｆｉｋ（ｓ）の値と同一のアドミタンスを有する回路の例を示す図である。
【図４】回路モジュール温度計算装置を変形した車両駆動システムを示す図である。
【図５】スケーリング後自己関数回路およびスケーリング後相互関数回路の構成を示す図である。
【図６】電気回路システムを示す図である。
【図７】インダクタおよび抵抗素子によって構成される自己関数回路および相互関数回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  電力回路、１２，３４  電気回路モジュール、１４  モータジェネレータ、１６  電流センサ、１８  回転数センサ、２０  操作部、２２  制御部、２４，２４Ａ，３６  回路モジュール温度計算装置、２６  接地導体、２８  温度計算制御部、３０  記憶部、３２  表示部、ＳＣｉｉ  自己関数回路、ＭＣｉｋ  相互関数回路、Ｊ１１〜Ｊｎｎ  定電流源、Ｖ１１〜Ｖｎｎ  電圧計、Σ１〜ｎ  加算合計部、Ｐ１〜Ｐｎ  温度計算点、Ｅ１〜Ｅｍ  要素回路、ＣＲ１〜ＣＲｐ，ＥＬ１，ＥＬ２，Ｕ１〜Ｕｐ，ＬＲ１〜ＬＲｐ  単位エレメント、Ｒ１〜Ｒｐ  抵抗素子、Ｃ１〜Ｃｐ  キャパシタ、Ｌ１〜Ｌｐ  インダクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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