(57)【要約】      （修正有）【課題】  モータの作動温度を制限するための方法が提供する。【解決手段】  モータの最大作動温度と、モータ内の現在の作動温度を検出し、モータの可能となる最大のパワー散逸量が少なくとも部分的にモータの最大作動温度と現在の作動温度とに基づいて計算される。モータのためのトルク指令が、可能となる最大パワー散逸量に基づいて発生される。【選択図】図２
2008141941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの作動温度を制限するための方法であって、
前記モータの最大作動温度を受け取り、
前記モータ内の現在の作動温度を決定し、
少なくとも部分的に前記モータの前記最大作動温度及び前記現在の作動温度に基づいて、前記モータの可能となる最大のパワー散逸量を計算し、
少なくとも部分的に前記可能となる最大のパワー散逸量に基づいて前記モータのためのトルク指令を発生する、各工程を備える、方法。
【請求項２】
少なくとも部分的に前記モータの前記最大作動温度及び前記現在の作動温度に基づいて、前記モータの可能となる最大のパワー散逸量を計算する工程は、前記最大の作動温度と前記現在の作動温度との間の差を決定する工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記可能となる最大のパワー散逸量は、前記最大の作動温度と前記現在の作動温度との間の差に比例する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記可能となる最大のパワー散逸量に基づいて前記モータのためのトルク指令を発生する工程は、前記可能となる最大のパワー散逸量に基づいて可能となる最大の電流を計算する工程を備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記可能となる最大のパワー散逸量に基づいて前記モータのためのトルク指令を発生する工程は、前記モータ内で利用可能となる磁束の量を計算する工程を備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも部分的に前記モータの前記最大作動温度及び前記現在の作動温度に基づいて、前記モータの可能となる最大のパワー散逸量を計算する工程は、比例積分レギュレータによって実行され、該比例積分レギュレータは比例ゲインと積分器ゲインとを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記モータは、少なくとも１つのコイルを備え、前記現在の作動温度を決定する工程は、前記モータ内部の温度センサにより少なくとも部分的に実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記現在の作動温度を決定する工程は、前記現在の作動温度から前記モータの前記少なくとも１つのコイル内部のコイル温度を推定する工程を備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも部分的に前記トルク指令に基づいて少なくとも１つの電流指令を発生する工程を更に備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの電流指令を発生する工程は、少なくとも部分的に場弱めアルゴリズムに基づいて実行される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
自動車内の電動モータの作動温度を制限するための方法であって、
前記モータの最大作動温度を決定し、
前記モータ内の現在の作動温度を決定し、
前記最大作動温度と前記現在の作動温度との差を計算し、
少なくとも部分的に前記モータの前記最大作動温度と前記現在の作動温度との前記差に基づいて、前記モータの可能となる最大のパワー散逸量を計算し、該可能となる最大のパワー散逸量は前記差に比例しており、
前記可能となる最大のパワー散逸量に基づいて前記モータのための可能となる最大の電流を計算し、
前記モータ内の磁束の利用可能な量を決定し、
少なくとも部分的に前記可能となる最大電流と前記モータ内の磁束の前記利用可能な量とに基づいて、前記モータのためのトルク指令を発生する、各工程を備える、方法。
【請求項１２】
前記モータは、少なくとも１つのコイルを備え、前記現在の作動温度を決定する工程は、前記モータ内部の温度を検出する工程を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記現在の作動温度を決定する工程は、前記モータ内で検出された温度から前記モータの前記少なくとも１つのコイル内のコイル温度を推定する工程を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも部分的に前記トルク指令に基づいて前記モータのための少なくとも１つの電流指令を発生する工程を更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記モータのための前記少なくとも１つの電流指令を発生する工程は、少なくとも部分的に場弱めアルゴリズムに基づいて実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
自動車の駆動システムであって、
モータと、
前記モータに連結された電源と、
前記モータと前記電源とに連通しているプロセッサであって、該プロセッサは、
前記モータの最大作動温度を受け取り、
前記モータ内の現在の作動温度を決定し、
少なくとも部分的に前記モータの前記最大作動温度及び前記現在の作動温度に基づいて、前記モータの可能となる最大のパワー散逸量を計算し、
少なくとも部分的に前記可能となる最大のパワー散逸量に基づいて前記モータのためのトルク指令を発生するように構成されている、前記プロセッサと、
を備える、自動車の駆動システム。
【請求項１７】
前記モータは、少なくとも１つのコイルを備え、前記現在の作動温度を決定する工程は、前記モータ内部の温度を検出する工程を備える、請求項１６に記載の自動車の駆動システム。
【請求項１８】
前記現在の作動温度を決定する工程は、前記モータ内で検出された温度から前記モータの前記少なくとも１つのコイル内部のコイル温度を推定する工程を備える、請求項１７に記載の自動車の駆動システム。
【請求項１９】
前記プロセッサは、少なくとも部分的に前記トルク指令に基づいて少なくとも１つの電流指令を発生するように更に構成されている、請求項１８に記載の自動車の駆動システム。
【請求項２０】
前記モータのために前記少なくとも１つの電流指令を発生する工程は、少なくとも部分的に場弱めアルゴリズムに基づいて実行される、請求項１９に記載の自動車の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電動モータに係り、より詳しくは、電動モータの作動温度を制限するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、技術上の利点、並びに、スタイルの趣向を発展させることが、自動車の設計上の実質的な変化をもたらしてきた。当該変化の一つとして、自動車、特にハイブリッド車、電気自動車及び燃料電池車等の代替燃料車両内の様々な電動システムにおける、複雑さ並びにパワーの使用方法が挙げられる。
【０００３】
そのような車両で使用されるモータに対して要求されるパワー及び／又はトルク密度は、非常に高い。特定のモータにより発生することができるパワー又はトルクの量は、作動中のモータ内の巻き線、又はコイル、温度により大部分制限される。巻き線温度が非常に高くなるようにモータが作動することを可能にされた場合、モータの効率に悪影響を及ぼしかねず、モータ内の永久磁石が脱磁されるようになり、モータ内の内部半田接合部は、非可逆的な損傷を及ぼされ得る。
【０００４】
過熱からモータを保護するため一般に使用される一つの方法は、モータの内部温度が予め定められた制限値に到達するとき、モータを単に停止させることである。別の方法は、現在の巻き線温度と温度制限値との間の温度差に比例してトルクを制限することである。しかし、これらの方法のいずれも、様々な作動段階でトルク制限値を分析的に設定することも、モータの連続的な動作を保証することのいずれも可能にはしていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の通り、様々な作動段階で作動温度を連続的に制御することを可能にする電動モータの作動温度を制限するためのシステム及び方法を提供することが求められている。更には、作動温度を制限しつつモータの連続的な作動を促進するシステム及び方法を提供することが求められている。なお、本発明の他の望ましい特徴及び特性は、添付図面並びに前記した技術分野及び背景と連係した、次に続く詳細な説明及び添付された請求の範囲から明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示としての様々な実施形態によれば、モータの作動温度を制限するための方法が提供される。モータの最大作動温度が決定される。モータ内の現在の作動温度が検出される。モータの可能となる最大のパワー散逸量が少なくとも部分的にモータの最大作動温度と現在の作動温度とに基づいて計算される。モータのためのトルク指令が、可能となる最大パワー散逸量に基づいて発生される。
【０００７】
他の実施形態では、自動車の駆動システムが提供される。本システムは、モータと、該モータに連結された電源と、モータ及び電源と連通したプロセッサとを備えている。該プロセッサは、前記モータの最大作動温度を受け取り、前記モータ内の現在の作動温度を決定し、少なくとも部分的に前記モータの前記最大作動温度及び前記現在の作動温度に基づいて、前記モータの可能となる最大のパワー散逸量を計算し、少なくとも部分的に前記可能となる最大のパワー散逸量に基づいて前記モータのためのトルク指令を発生するように構成されている。
【０００８】
以下、本発明を図面を参照して説明する。これらの図面では、同様の参照番号は同様の構成要素を指している。
【実施例】
【０００９】
次の詳細な説明は、本質上単なる例示にしか過ぎず、本発明、又は本発明の用途及び使用方法を制限するものではない。更には、前記した技術分野、背景、要約、次の詳細な説明で与えられた、明示的又は示唆的な理論によって本発明を制限する意図は存在していない。
【００１０】
次の説明は、一緒に「接続された」又は「連結された」要素又は特徴に言及している。本明細書で使用されるとき、他に明示されていなければ、「接続された」は、一つの要素／特徴が別の要素／特徴に直接的に連結されていることを意味しており、必ずしも機械的な接続を意味していない。同様に、他に明示されていなければ、「連結された」は、一つの要素／特徴が、別の要素／特徴に直接的又は間接的に連結している（又は直接的又は間接的に連係している）ことを意味しており、必ずしも機械的な連結を意味していない。しかし、２つの要素を後述することができるが、一実施例では、「接続された」ものとして後述されるが、代替の実施例では、類似の要素を連結してもよく、又は、その逆も可能であることが理解されるべきである。かくして、本明細書で示された概略の図面は、要素の一例としての構成を表しているが、追加の介入要素、装置、特徴又は構成要素を実際の実施例で与えることができる。図１乃至図９は、単なる図解であり、必ずしもスケール通りに描かれたものではないことが理解されるべきである。
【００１１】
図１乃至図９は、電動モータの作動温度を制限するための方法及び／又はシステムを示している。モータの可能なパワー散逸量は、最大作動温度と現在の作動温度との間の温度差に基づいて発生される。可能となるパワー散逸量は、モータのトルク指令を制限するため使用されるトルク制限値に変換される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、瞬間的なコイル温度は、モータ内部の温度センサから推定される。モータのための所定の温度制限値、モータの検出された温度、及び、モータの熱抵抗に基づいた、フィードフォワード項は、可能となる最大連続パワー散逸量を画定する。比例積分（ＰＩ）レギュレータは、コア損失の効果を始めとする銅損失の瞬間的なパワー散逸制限値を提供する。パワー散逸制限値は、与えられた磁束条件でトルク制限値に変換され、該トルク制限値を、従来のモータ制御アルゴリズムに組み込むことができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例に係る、車両１０、即ち「自動車」を示している。自動車１０は、シャシ１２、ボディ１４、４つの車輪１６、及び、電子制御システム１８を備えている。ボディ１４は、シャシ１２に配置され、実質的に自動車１０の他の構成要素を覆っている。車輪１６は、ボディ１４の各々のコーナーの近傍でシャシ１２に回転可能に各々連結されている。
【００１４】
自動車１０は、例えば、セダン、ワゴン、又は、スポーツ有用車（ＳＵＶ）等の多数の様々な種類の自動車のいずれであってもよく、２輪駆動（２ＷＤ）（即ち、後輪駆動又は前輪駆動）、４輪駆動（４ＷＤ）又は全輪駆動（４ＷＤ）のいずれであってもよい。車両１０は、ガソリン、ディーゼル燃料の燃焼エンジン、「代替燃料車（ＦＦＶ）のエンジン（即ち、ガソリン及びアルコールの混合物を使用する）、ガス状組成（例えば、水素及び／又は天然ガス）燃料のエンジン、燃焼／電動モータハイブリッドエンジン及び電動モータ等、多数の様々な種類のエンジンのいずれか又はそれらの組み合わせを組み込むことができる。
【００１５】
図１に示された一例としての実施例では、自動車１０は、ハイブリッド車であり、更には、アクチュエータアッセンブリ２０、バッテリ２２、インバータアッセンブリ２４及びラジエータ２６を更に備える。アクチュエータアッセンブリ２０は、燃焼エンジン２８と、電動モータ／発電機（又はモータ）３０とを備えている。当業者により認められるように、電動モータ３０は、内部にトランスミッションを備え、図示していないが、ステータアッセンブリ（複数の伝導コイルを備える）、ロータアッセンブリ（強磁性コアを備える）、冷却流体（即ち冷却剤）、及び、少なくとも１つの温度センサを更に備えている。燃焼エンジン２８及び電動モータ３０は、両方が１つ以上の駆動シャフト３２を通して車輪１６のうち少なくとも幾つかに機械的に連結されるように統合されている。ラジエータ２６は、その外側部分でフレームに接続され、詳細には図示していないが、例えば水及び／又はエチレングリコール（即ち、「不凍剤」）等の冷却流体（即ち冷却剤）を流すための多数の冷却チャンネルがラジエータを通して配置され、エンジン２８及びインバータアッセンブリ（又はインバータ）２４に連結されている。一実施例では、インバータ２４は、冷却剤を受け取り、該冷却剤を電動モータ３０と共有する。ラジエータ２６は、同様にインバータ２４及び／又は電動モータ３０に接続されていてもよい。
【００１６】
電子制御システム１８は、アクチュエータアッセンブリ２０（温度センサを含む）、バッテリ２２及びインバータアッセンブリ２４と動作連通している。詳細には図示されていないが、電子制御システム１８は、様々なセンサ及び自動車制御モジュール、又は、インバータ制御モジュール及び車両コントローラ等の電子制御ユニット（ＥＣＵ）、及び、少なくとも１つのプロセッサ及び／又は当該プロセス及び後述される方法を実行するため指令を内部（又は別のコンピュータ読み取り可能な媒体内）に格納させたメモリを備える。
【００１７】
作動中には、図１をなおも参照すると、車両１０は、燃焼エンジン２８及び電動モータ３０を交互に使用する態様で及び／又は燃焼エンジン２８及び電動モータ３０を同時に使用する態様で、車輪１６にパワーを提供することによって、作動される。電動モータ３０にパワー供給するため、直流（ＤＣ）パワーがバッテリ２２からインバータアッセンブリ２４（即ち、パワーインバータ３４）へと提供され、パワーが電動モータ３０に送られる前にインバータアッセンブリ２４は当該ＤＣパワーを、交流電流（ＡＣ）パワーへと変換する。
【００１８】
図２は、本発明の一実施例に係る、モータ３０の作動温度を制限するための方法（及び／又はシステム）３４を示している。本システム３４は、位相進み補償器３６と、比例積分レギュレータ（ＰＩ）、又は、積分レギュレータ３８と、パワー散逸制限値ブロック４０と、パワー散逸量／トルク変換ブロック４２と、を備えている。本システム３４は、加算器（加算回路）４４、４６、４８及び５０を備え、加算器４６及び５０は、ＰＩレギュレータ３８内に配置される。ＰＩレギュレータ３８は、更に、比例ゲイン５２と、積分器ゲイン５４と、積分器５６と、逆ゲイン５８と、を備えている。本方法及び／又はシステム３４は、銅損失及び鉄損失（又はコア損失）の総和であるモータ３０内のパワー散逸量を制限するためモータ電流の自乗に比例する銅損失を調整する。
【００１９】
図２を更に参照すると、最大作動温度とコイル温度との間の差は、加算器４４により計算される。検出された温度が実際のコイル温度よりもゆっくりと変化する場合、位相進み補償器３６を、検出された温度の遅延を補償するため使用することができる。ＰＩレギュレータ３８は、最大作動温度とコイル温度との間の差に基づいて、可能となるパワー散逸量を発生する。比例ゲイン５２は、当該差に比例した、可能となるパワー散逸量を提供する。積分器のゲイン５４及び積分器５６は、温度差の時間積分に基づいて、可能となるパワー散逸量を提供する。積分器５６の出力は、ゼロ又は負の値に制限される。
【００２０】
加算器４６は、比例項、積分項、及び、フィードバック項の総和を計算する。この総和が制限ブロック４０の制限内にはない場合、加算器４６の出力と可能となるパワー散逸量との間の差は、加算器４８によって計算される。この差は、ＰＩレギュレータ３８のオーバーシュート又はワインドアップ現象を防止するため、加算器３８を介して、逆ゲイン５８によって調整された後、積分器ゲイン５４の入力を修正するため使用される。パワー散逸量／トルク変換ブロック４２は、与えられた磁束条件において、可能となる最大のパワー散逸量を、可能となる最大のトルクへと変換する。
【００２１】
以下、本方法及び／又はシステム３４の作用をより詳細に説明する。モータ３０が作動されたとき、モータ内部のコイルの温度（即ち、コイル温度（Ｔcoil））は、モータ内部で散逸されるパワーに従って上昇する。当該コイル温度は、パワー散逸量に正比例していない。しかし、冷却剤とモータ内部のホットスポットとの間の温度差は、パワー散逸量に正比例する。本発明の一態様によれば、モータにより発生された瞬間的で定常的なパワーは、この原理を使用して制限され、モータの単純な熱力学的モデルを同定するための方法が導入される。コイル温度の制御方法の導出は、この熱力学的モデルに基づいている。
【００２２】
コイル温度は、次式のように、パワー散逸量と関連して定義することができる。
【００２３】
【数１】
2008141941.tif 000003
【００２４】
ここで、Ｔcoolantは冷却剤の温度であり、Ｐｄはモータにより生成されたパワー散逸量であり、Θcoil-coolantは、モータの熱インピーダンス（又はモータの熱力学的特性）、＊は畳み込み演算子、ｔは時間、Ｉｓはモータ電流の振幅であり、Ｎｒはモータ速度である。かくして、コイルと冷却剤との間に、モータのパワー損失に比例した温度差が存在している。
【００２５】
（１）式のラプラス変換を使用すると、Θcoil-coolantを次式のように定義することができる。
【００２６】
【数２】
2008141941.tif 000004
【００２７】
多くの場合において、モータの熱インピーダンスは、１次系であり、次式のように表すことができる。
【００２８】
【数３】
2008141941.tif 000005
【００２９】
ここで、Ｒθは、モータの熱抵抗であり、τは熱システムの時定数である。
これらのパラメータの各々は、Ｔcoolant及びＰｄが一定であるときコイル温度から計算することができる。Ｒθは、コイル及び冷却剤の間の定常状態の温度差から推定することができ、τを温度増大率から計算することができる。即ち、
【００３０】
【数４】
2008141941.tif 000006
【００３１】
及び
【００３２】
【数５】
2008141941.tif 000007
【００３３】
である。
ここでΔｔはＰｄが印加されるときの時間間隔である。（５）式は、Δｔが十分に小さくて温度の増大を勾配信号として概算することができる場合に、成立する。
【００３４】
Ｒθは、定常状態で可能となるパワー散逸量を評価するため使用することができ、τは、与えられた温度条件で遷移トルクを制限するため使用することができる。パワー散逸量はモータ制御変数の一部ではなく、それらと直接的な関係を持っていないので、銅損失からトルク制限値への変換は、モータ制御の制御変数の一つとして提供される。
【００３５】
再び図２を参照すると、Ｔ＊は温度のセッティング又は基準値（即ち、最大作動温度）、ＴNTCは、センサからのモータ温度であり、Ｔcoilは位相進み補償温度である。Ｐd(ff)は、可能となる連続的なパワー散逸量であり、Ｐd(max)＊は、モータ及びインバータの最大電流定格により制限されたパワー散逸量であり、Ｐd(max)は、パワー散逸の瞬間的な制限値である。Ｔe(max)は最大トルク制限値であり、Ψ＊は利用可能となるモータ磁束又はモータ駆動システムにおける電圧有効性を表す物理量であり、次式のように表すことができる。
【００３６】
【数６】
2008141941.tif 000008
【００３７】
ここでＫdcは磁束とインバータ２４の直流（ＤＣ）バス電圧との間の相関係数である。Ｋdcはインバータ２４の電圧利用比率から決定することができる。トルク指令はモータ電流に正比例していない（特に、場弱め作動中）。かくして、パワー散逸量／トルク変換ブロック４２は、与えられたモータ磁束で、可能となるパワー散逸制限値を可能となるトルク制限値へと変換する。
【００３８】
図３は、永久磁石同期モータに関して、電流制限（Ｉs）及び作動磁束（Ψ＊）に基づいて発生されたモータトルクを図で特徴付けたものである。このような比較は、図４に示されたように、パワー散逸量をトルク制限値へと変換するため使用することができる。当業者により認められるように、低い磁束は、可能となるトルクを同じ量のモータ電流で制限することができる、高い速度又は低いＤＣバス電圧を示している。図３に示された例では、低速度又は高いＤＣバス電圧において、モータ電流のほとんどが、発生されるトルクに寄与し、トルク寄与電流の一部分は、場弱め電流に起因して減少される。例えば、７５Ａの電流では、図３で特徴付けられる特定のモータは、Ψ＊＝０．１４（Ｖ・ｓ）で約２００Ｎｍのトルクを提供することができるが、利用可能なトルクは、Ψ＊＝０．０４（Ｖ・ｓ）でゼロとなる。そのようなグラフ又は比較を、図４に示されるようにパワー散逸量をトルク制限値に変換するため使用することができる。
【００３９】
再び図２を参照すると、ＰＩレギュレータ３８は、（２）、（３）及び（４）式から導出されるフィードフォワード項（Ｐd(ff)）を受け取る。この項は、次式のように表すことができ、温度制限値と冷却剤温度との間の温度差によって決定される、可能となる連続的なパワー散逸量を表している。
【００４０】
【数７】
2008141941.tif 000009
【００４１】
このフィードフォワード項は、温度応答のオーバーシュート及びトルクのアンダーシュートを最小にする。一実施例では、インバータの冷却剤もモータを通過するので、冷却剤温度（Ｔcoolant）をインバータ温度から推定することができる。なお、インバータ内部のパワーモジュールの内部のシリコンデバイスの過熱を保護するため、インバータのヒートシンクの温度を測定することができる。ヒートシンクの温度は、冷却剤の温度と実質的に同じであり、（７）式に表されているように、可能となる連続的なパワー散逸量を計算するために使用してもよい。
【００４２】
図２に示されたＰＩレギュレータ３８の積分器５６の上限値は、巻き線温度が温度制限より低いとき、過度のパワー散逸量を防止するためゼロに固定される。その結果、定常状態の作動（即ち、巻き線温度が温度制限より十分に低いとき）、比例項及びフィードフォワード項のみが、可能となるパワー散逸量又は定常電流を提供するように作動する。積分器の機能は、コイル温度が温度制限値を超えたときコア損失の効果を補償することである。ＰＩレギュレータ３８のゲインは次式のように表すことができる。
【００４３】
【数８】
2008141941.tif 000010
【００４４】
及び
【００４５】
【数９】
2008141941.tif 000011
【００４６】
ここでωbwは帯域幅であり、τrはＰＩレギュレータ３８の時定数である。Ｔcoilの１次応答を持つために、τrは、Ｔcoil応答の時定数に等しくなってωbwに等しい帯域を有する１次応答を生じさせるべきである。コイル温度が基準温度よりも十分に低く、積分器の初期出力がゼロに固定される場合、瞬間的なパワー制限（Ｐd(max)）を次式のように表すことができる。
【００４７】
【数１０】
2008141941.tif 000012
【００４８】
（１０）式により示されるように、瞬間的なパワー制限値は、τrωbwが１よりも十分に大きいと仮定して、コイル温度と基準温度との間の差によって実質的に制限される。温度制御ループの増大した帯域は、より高いパワー制限値を生じさせる。しかし、ピークトルク又はパワーのより短い持続時間も生じさせる。かくして、ωbwはピークトルク若しくは連続的な制限値を超えるパワーのデューティ比若しくは持続時間によって決定される。Ｋｐは、ＰＩ積分器の出力がその最大若しくは最小に達したとき発生する積分器のワインドアップ現象を抑制する。出力がその制限へと固定された場合、ＰＩ出力と実際の出力（Ｐd(max)）との間の差が求められ、１／Ｋｐにより乗算された後、ＰＩレギュレータ３８の積分器値を減少させるため供給される。
【００４９】
モータ内部、例えばコイル端部等に、熱集中（即ち、「ホットスポット」）が存在する場合、最も高温のスポットにおける温度の遷移的な応答は、モータが熱平衡に達するまで、他の位置とは異なり得る。更に加えて、モータ内部の実際の温度と、センサにより測定された温度との間に差が存在し得る。位相進み補償器３６は、瞬間的なコイル温度を推定し、制御するため温度センサの遅延を補償する。
【００５０】
図５は、ピークトルクコマンドが印加されたとき、モータ３０内部のセンサにより測定された一例としての温度をグラフ的に示している。図示のように、初期（即ち０〜４０秒）の定常状態応答（又は温度読み取り値）は同一である。しかし、約４０秒において、様々な読み取り値との間に不一致が発生する。図３の一例としての実験システムでは、６個の異なる熱伝対がモータ巻き線に接地され、「サーミスタ」（即ち、温度変化を測定するために使用される抵抗器）がコイル温度を表すために取り付けられた。
【００５１】
温度センサの既知の熱力学が示される図６を参照すると、位相進み補償器３６の出力は、モータ内部のホットスポットの温度を推定するため使用される。図６において温度が２．６１℃／秒の速度で上昇するときの既知の熱抵抗及びパワー散逸量で、サーミスタの時定数（τ）は１５４秒であると測定された。しかし、ホットスポットの温度は、サーミスタの温度よりも迅速に増大し、その時定数（τｃ）は、最高温度のホットスポットにおける温度変化４．２９℃／秒に基づいて、９４秒であると測定された。コイルの温度（Ｔcoil）と、サーミスタにより測定されたときの位相進み補償器３６の温度（ＴNTC）との間の関係を表す伝達関数を、次式のように表すことができる。
【００５２】
【数１１】
2008141941.tif 000013
【００５３】
本発明の一態様によれば、Ｔe(max)はモータのトルク指令を制限するため使用されている。モータ３０の作動速度とインバータ２４のＤＣバス電圧とに応じて、図４に示されるように、可能となる電流と磁束とから、図３に示されたものに類似したグラフ又は表を使用して、トルク制限値が計算される。トルク制限値は、トルク指令を制限するために使用される。
【００５４】
図７に示されるように、場弱めアルゴリズムは、一般に理解されているように、特定の速度（Ｎｒ）における制限されたトルク及びインバータ２４のＤＣバス電圧から電流指令を発生するために使用される。一実施例では、電流指令は、インバータ２４により制限されたＤＣバス電圧の電流を制御するため、２つの指令、即ちｉd＊及びｉq＊を含んでいる。所期のトルク指令（Ｔe＊＊）がＴe(max) の範囲及びＴe＊の絶対値を超えたとき、出力電流インジェクタ指令からの大きさは、可能となる電流（Ｉs(max)）に等しいか又はおおよそ等しくなり、次式のように表すことができる。
【００５５】
【数１２】
2008141941.tif 000014
【００５６】
しかし、場弱めのための電流が可能となる電流よりも大きくなったとき、現在の電流の大きさ（Ｉs＊）は、可能となる最小のパワー散逸量（Ｐd(max)）を決定し、次式のように表され、図２に示されている。
【００５７】
【数１３】
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【００５８】
作動電流が可能となる電流よりも大きいとき、温度制御は、「制御可能ではない」モードに移行する。モータ速度が減少され、又は、モータ磁束（Ψ＊）を増大させるためＤＣバス電圧が増大された場合、場弱め電流は減少される。温度制御は、制御可能モードへと戻り、この時点で、可能となる電流は場弱め電流よりも大きくなる。
【００５９】
上述された方法及び／又はシステムの一つの利点は、瞬間的なモータ温度を制限することによってモータの瞬間的及び連続的なパワー又はトルクの見積もりを合理的に評価するための態様が提供されるということである。その結果、温度制限値を超える可能性が減少されるので、より保存性の少ない温度制限値を利用することができる。別の利点は、モータのパワー及び／又はトルク密度を増大することができるということである。更には、本方法及び／又はシステムは、モータを様々な作動段階で連続的に制御することを可能とし、作動温度を制限しつつモータの連続的な作動を容易にする。
【００６０】
図８及び図９は、上述された方法及び／又はシステム３４を使用してモータの一例としての実験的な作動の結果を示している。本方法及び／又はシステムは、２５ｋＷ定格の連続的なパワーを出力する永久磁石モータと連係して実施された。基準温度（Ｔ＊）及び冷却剤の温度（Ｔcoolant）は、各々、１００℃及び２５℃に設定された。
【００６１】
時刻ｔ0では、５００Ｎｍのトルク指令（Ｔe＊＊）が適用され、時刻ｔ5まで維持された。図９は、実験の様々な段階（Ｐ１〜Ｐ６）の作動条件を示している。Ｐ１の間、基準温度とコイル温度との間に十分な差が存在しているので、出力トルクは、トルク指令を可能とした。しかし、ｔ1では、コイル温度は基準温度に近づき、トルク制限値（Ｔe(max)）は、元のトルク指令（Ｔe＊＊）よりも低下するようになった。かくして、増大した温度速度は減少した。
【００６２】
Ｐ２の間には、モータ内部の可能となるパワー散逸量又は可能となる銅損失を制限するようにトルク制限値（Ｔe(max)）がＰＩレギュレータ３８によって減少されている間に、コイル温度は、基準温度に等しくなるように制御された。Ｐ２の間のトルク制限値のゆっくりとした減少は、ＰＩレギュレータ３８が、温度上昇へのコア損失の寄与を補償するため可能となる銅損失を減少させたことを示している。
【００６３】
Ｐ３の間では、作動速度は、５００ｒ／分から１２００ｒ／分まで増大した。ｔ２の前では、出力電流は１２０Ａに固定されたが、場弱め電流の効果に起因して約１５０Ａまで急激に増大された。しかし、これと同時に、トルク指令（Ｔe＊）はゼロに設定された。これは、当該時間の間に、モータ電流の全てが場弱め制御にのみ寄与したことを示している。Ｐ３の間にも、出力電流は、可能となるパワー散逸量によって提供された電流制限値を超えたので、温度システム全体は、制御されないモードで作動した。その結果、コイル温度は基準温度を超えて上昇した。
【００６４】
Ｐ４の間には、作動速度は、８００ｒ／分にまで減少し、これによって場弱め電流を減少させた。場弱め電流の効果に起因して、定常状態の出力トルクは、約１８０Ｎｍに固定され、その一方でＰ２の終了時におけるトルク制限値が５００ｒ／分で３００Ｎｍを超えた。その上、（作動速度と共に増大する）コア損失の効果に起因して、出力電流は、１２０Ａpk（即ち、ピーク電流）よりも僅かに下がったところで固定された。この量はＰ２の終了時における出力電流よりも小さく、かくして、コア損失を補償するＰＩレギュレータ３８の作動を示している。
【００６５】
Ｐ５の間には、作動速度は、５００ｒ／分へと戻った。Ｐ５の終了時近傍では、出力トルク及び電流制限値は、Ｐ２の終了時で与えられた値へと戻った。ｔ5の後、トルク指令（Ｔe＊＊）は、５０Ｎｍへと変化された。５００ｒ／分における５０Ｎｍのトルク指令は、このモータでは、２０Ａpkの出力電流を必要としており、これは図２及び図４に示された可能となるパワー散逸量によって決定された可能となる電流制限よりもかなり小さい。このようにして、コイル温度は、基準温度から低下した。
【００６６】
前述した詳細な説明では少なくとも１つの実施例が与えられたが、非常に多くの変形例が存在していることが認められるべきである。一例としての１つ又は複数の実施例は単なる例にしか過ぎず、本発明の範囲、応用可能性、又は構成を如何なる仕方においても制限するものではないことも認められるべきである。むしろ前述した詳細な説明は、当業者に一例としての１つ又は複数の実施例を実施するための便利なロードマップを提供している。添付した請求項に記載された本発明の範囲及びその法的な均等範囲から逸脱することなく、構成要素の作用及び構成に様々な変更をなし得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る一例としての自動車の概略図である。
【図２】図２は、モータの作動温度を制限するための方法及び／又はシステムの概略ブロック図である。
【図３】図３は、モータにとって利用可能な最大トルクに対して、モータの電流及び磁束レベルを比較したグラフである。
【図４】図４は、モータの最大パワー散逸量をモータのための最大トルクに変換するための方法及び／又はシステムの概略ブロック図である。
【図５】図５は、モータにおける幾つかの温度センサの温度読み取り値を比較したグラフである。
【図６】図６は、モータの推定コイル温度に対する、モータ内部の測定温度を比較したグラフである。
【図７】図７は、モータのための電流コマンドを発生するための方法及び／又はシステムを示す概略ブロック図である。
【図８】図８は、本発明に従って実行された実験モータの作動の様々な結果のグラフである。
【図９】図９は、図８の実験モータの作動の様々なパラメータのテーブルである。
【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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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2008141941000001.pdf