(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の固定子に設けられたコイルの温度を検出する温度センサの出力信号に基づいて、温度を検出する温度検出部と、
回転電機の運転状態に基づいて、コイルの温度を推定する温度推定部と、
回転電機の回転速度が速度閾値以下であり、且つ、回転電機のトルクがトルク閾値以下である低速度低負荷状態が、判定期間の間継続した場合に、温度の検出値に基づいて、前記温度推定部において推定される温度の推定値を修正する温度修正部と、を備えた回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記温度修正部は、前記判定期間の間、前記低速度低負荷状態が継続し、且つ、前記温度の検出値の変動幅が判定幅以下であり、且つ、前記温度の推定値の変動幅が判定幅以下であった場合に、前記温度の検出値に基づいて、前記温度の推定値を修正する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記温度修正部は、前記温度の検出値に基づいて前記温度の推定値を修正する際に、前記温度の推定値を、前記温度の検出値にオフセット温度を加算した値に修正する請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記オフセット温度は、前記低速度低負荷状態において、定常状態である場合に、温度を推定するコイルの部分である温度推定部分の温度と前記温度センサの取付け箇所の温度との間に生じる温度差に対応して予め設定されている請求項３に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記温度修正部は、前記回転速度と前記オフセット温度との関係が予め設定されたオフセット温度データを参照し、前記回転速度の検出値に対応する前記オフセット温度を算出する請求項３又は４に記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記温度修正部は、前記回転速度の検出値として、直前の前記判定期間の間の前記回転速度の検出値の平均値を用いる請求項５に記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
前記温度センサは、定常状態で、温度を推定するコイルの部分である温度推定部分よりも温度が低くなる箇所に取り付けられ、
前記オフセット温度は、正の値に設定される請求項３から６のいずれか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項８】
前記温度センサは、固定子コアから軸方向に突出したコイルエンド部に取り付けられ、
温度を推定するコイルの部分である温度推定部分は、前記固定子コア内に配置されたコイル部分であり、
前記オフセット温度は、正の値に設定される請求項３から７のいずれか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項９】
前記温度修正部は、前記判定期間以上の間、前記低速度低負荷状態が継続し、且つ、前記温度の検出値の変動幅が判定幅以下であり、且つ、前記温度の推定値の変動幅が判定幅以下である場合に、定期的に、前記温度の検出値に基づいて、前記温度の推定値を修正する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１０】
前記温度修正部は、前記低速度低負荷状態である場合に、経過時間を計測するカウンタ値をカウントアップし、前記低速度低負荷状態でない場合に、前記カウンタ値を０にリセットし、前記カウンタ値が、前記判定期間に対応する判定カウンタ値に到達した場合に、前記温度の検出値に基づいて、前記温度の推定値を修正する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１１】
前記温度修正部は、前記カウンタ値を０からカウントアップし始めた時点の前記温度の検出値を基準検出値として設定し、前記カウンタ値を０からカウントアップし始めた後、前記温度の検出値が、前記基準検出値を基準に設定した判定範囲を逸脱した場合に、前記カウンタ値を０にリセットし、
前記カウンタ値を０からカウントアップし始めた時点の前記温度の推定値を基準推定値として設定し、前記カウンタ値を０からカウントアップし始めた後、前記温度の推定値が、前記基準推定値を基準に設定した判定範囲を逸脱した場合に、前記カウンタ値を０にリセットする請求項１０に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１２】
前記温度修正部は、前記カウンタ値が、前記判定カウンタ値以上である場合に、定期的に、前記温度の検出値に基づいて、前記温度の推定値を修正する請求項１０又は１１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１３】
前記温度センサは複数設けられ、
前記温度検出部は、複数の前記温度センサの出力信号に基づいて、複数の温度を検出し、
前記温度修正部は、前記温度の検出値に基づいて前記温度の推定値を修正する際に、複数の温度の検出値の中の最も高い温度の検出値に基づいて、前記温度の推定値を修正する請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、コイルが巻装された固定子コアを有する固定子と、固定子の径方向内側に配置された回転子と、を有する。回転電機は、コイルに電流が流れることにより、電動機又は発電機として機能する。コイルに電流が流れると、コイル及び固定子コア等が発熱する。この発熱によりコイルの温度が上昇すると、コイルの故障が生じる可能性がある。
【０００３】
コイルに温度センサを取り付け、コイルの温度を検出し回転電機の過熱保護が行われる。コイルの発熱量が大きく、温度上昇が急峻な場合には、温度センサによる検出温度が、推定を行うコイル部分の実際のコイル温度に追従できないことがある。
【０００４】
特許文献１には、コイルを流れる電流によりコイルの発熱量を算出し、コイルから放熱される放熱量を算出し、コイル温度を推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８７８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、回転電機の回転速度及びトルクの動作点が繰り返し変化した場合は、発熱量の誤差、放熱量の誤差が蓄積され、コイル温度の推定誤差が大きくなる問題があった。一方、温度センサによる検出温度により、推定温度を修正しようとすると、コイルの発熱量が大きい条件では、検出温度と推定部分の実際のコイル温度との温度差が大きくなり、検出温度により推定温度を修正すると、かえって推定誤差が大きくなる問題があった。
【０００７】
そこで、本願は、コイル温度の推定値を、温度センサによるコイル温度の検出値により精度よく修正することができる回転電機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に係る回転電機の制御装置は、
回転電機の固定子に設けられたコイルの温度を検出する温度センサの出力信号に基づいて、温度を検出する温度検出部と、
回転電機の運転状態に基づいて、コイルの温度を推定する温度推定部と、
回転電機の回転速度が速度閾値以下であり、且つ、回転電機のトルクがトルク閾値以下である低速度低負荷状態が、判定期間の間継続した場合に、温度の検出値に基づいて、前記温度推定部において推定される温度の推定値を修正する温度修正部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願の回転電機の制御装置によれば、低速度低負荷状態では、コイルの通電電流が小さくなり、コイルの発熱量が小さくなる。この低速度低負荷状態が判定期間の間継続した場合は、温度推定部分と温度検出部分との温度差が小さくなるため、この状態で、温度の検出値に基づいて温度の推定値を修正することにより、修正精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る回転電機及び回転電機の制御装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係る回転電機の概略断面図である。
【図３】実施の形態１に係るインバータの概略回路図である。
【図４】実施の形態１に係る回転電機の制御装置の概略ブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る回転電機の制御装置の概略ハードウェア構成図である。
【図６】実施の形態１に係る低速度低負荷状態の領域を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係るトルクが大きい動作点ａにおける各コイル温度の変化を説明するタイムチャートである。
【図８】実施の形態１に係るトルクが小さい動作点ｂにおける各コイル温度の変化を説明するタイムチャートである。
【図９】実施の形態１に係る温度修正部の処理を説明するタイムチャートである。
【図１０】実施の形態１に係るトルク低減率データを説明する図である。
【図１１】実施の形態２に係るオフセット温度データを説明する図である。
【図１２】実施の形態２に係る温度修正部の処理を説明するタイムチャートである。
【図１３】実施の形態３に係る温度修正部の処理を説明するタイムチャートである。
【図１４】実施の形態５に係る温度推定部の温度予測データを説明する図である。
【図１５】実施の形態５に係る温度推定部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．実施の形態１
以下、実施の形態１に係る回転電機の制御装置３０（以下、単に、制御装置３０と称す）について図面を参照して説明する。図１は、回転電機１、インバータ４、及び制御装置３０等の概略構成図である。
【００１２】
１−１．回転電機１
図２に、回転軸心を通る平面で切断した回転電機１の断面図を示す。回転電機１は、円筒状の固定子１００と、固定子１００の径方向内側に配置され、軸受２０４、２０５により回転可能に支持された円筒状の回転子２００と、を有している。本実施の形態では、回転電機１は、永久磁石同期モータとされており、固定子１００にはコイル１０２が巻装され、回転子２００には永久磁石２０２が設けられている。なお、回転電機１は、回転子に界磁コイルが設けられた、界磁コイル式の同期モータであってもよい。或いは、回転電機１は、回転子にかご型の電気導電体が設けられた、誘導モータであってもよい。
【００１３】
固定子１００は、円環板状の電磁鋼板が軸方向に積層された固定子コア１０１と、固定子コア１０１の各ティースに巻装されたコイル１０２と、を備えている。ティースは、周方向に均等間隔で複数備えられている。コイル１０２は、固定子コア１０１内（スロット内）に配置されたコイル部分１０４（コア内コイル部１０４）と、固定子コア１０１から軸方向両側に突出したコイルエンド部１０３と、を有している。コイル１０２として、複数相のコイル（本例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗ）が設けられており、各相のコイルの端部は、インバータ４に接続されている。なお、３相のコイルが複数組（例えば、２組）設けられてもよい。
【００１４】
コイルの温度を検出する温度センサ１１０が備えられている。本実施の形態では、温度センサ１１０は、軸方向一方側のコイルエンド部１０３に取り付けられ、コイルエンド部１０３の温度を検出する。温度センサ１１０の出力信号は、制御装置３０に入力される。
【００１５】
回転子２００は、円環板状の電磁鋼板が軸方向に積層された回転子コア２０１と、回転子コア２０１の各スロットに装着された永久磁石２０２と、回転子コア２０１の内周面に固定された回転軸２０３と、を備えている。なお、永久磁石２０２は、回転子コア２０１の外周面に固定されてもよい。
【００１６】
固定子１００及び回転子２００は、ハウジング内に収容されている。ハウジングとして、底の深い有底円筒状の第１ハウジング３００と、第１ハウジング３００の開口部を塞ぐ、底の浅い有底円筒状の第２ハウジング３０１と、を備えている。第１ハウジング３００の周壁の内周面に、固定子１００（固定子コア１０１）が固定されている。第１ハウジング３００の底壁及び第２ハウジング３０１の底壁には、回転軸２０３が貫通する貫通孔が設けられており、第１ハウジング３００の底壁の貫通孔の内周面が、第１軸受２０４を介して、回転軸２０３の軸方向の一方側を回転可能に支持し、第２ハウジング３０１の底壁の貫通孔の内周面が、第２軸受２０５を介して、回転軸２０３の軸方向の他方側を回転可能に支持している。
【００１７】
回転電機１の冷却機構には、各種の冷却機構が用いられ、例えば、ハウジング内に冷却油が供給され、固定子及び回転子が冷却される油冷式、ハウジング及び固定子が冷却水により冷却される水冷式、冷却風により固定子及び回転式が冷却される空冷式などとされる。
【００１８】
回転軸２０３には、回転子２００の回転角度を検出するための回転センサ２が備えられている。回転センサ２には、レゾルバ、エンコーダ、ＭＲセンサ等が用いられる。回転センサ２の出力信号は、制御装置３０に入力される。
【００１９】
１−２．インバータ４
図３に示すように、インバータ４は、直流電源３の正極側に接続される正極側のスイッチング素子ＳＰと直流電源３の負極側に接続される負極側のスイッチング素子ＳＮとが直列接続された直列回路（レッグ）を、３相各相に対応して３セット設けている。そして、各相の直列回路における２つのスイッチング素子の接続点が、対応する相のコイルに接続されている。
【００２０】
具体的には、Ｕ相の直列回路では、Ｕ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｕとＵ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｕとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＵ相のコイルＣｕに接続されている。Ｖ相の直列回路では、Ｖ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｖとＶ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｖとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＶ相のコイルＣｖに接続されている。Ｗ相の直列回路では、Ｗの正極側のスイッチング素子ＳＰｗとＷ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｗとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＷ相のコイルＣｗに接続されている。平滑コンデンサ７が、直流電源３の正極側と負極側との間に接続される。
【００２１】
スイッチング素子には、ダイオードが逆並列接続されたＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ダイオードが逆並列接続されたバイポーラトランジスタ等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、ゲート駆動回路等を介して、制御装置３０に接続されている。各スイッチング素子は、制御装置３０から出力されたスイッチング信号によりオン又はオフされる。
【００２２】
直流電源３は、インバータ４に直流電圧Ｖｄｃを出力する。直流電源３として、バッテリー、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等の直流電圧を出力する機器であれば、どのような機器であってもよい。直流電源３には、直流電源３の直流電圧Ｖｄｃを検出する電圧センサ６が設けられ、電圧センサ６の出力信号が制御装置３０に入力される。
【００２３】
各相のコイルに流れる電流を検出する電流センサ５が設けられている。電流センサ５は、各相の２つのスイッチング素子の直列回路と各相のコイルとを接続する電線上に備えられている。電流センサ５の出力信号は、制御装置３０に入力される。なお、電流センサ５は、各相の２つのスイッチング素子の直列回路に備えられてもよい。
【００２４】
１−３．制御装置３０
制御装置３０は、インバータ４を介して回転電機１を制御する。図４に示すように、制御装置３０は、運転状態検出部３１、トルク制御部３２、温度検出部３３、温度推定部３４、温度修正部３５、及び出力制限部３６等を備えている。制御装置３０の各機能は、制御装置３０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置３０は、図５に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。
【００２５】
演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、回転センサ２、電流センサ５、電圧センサ６、温度センサ１１０等の各種のセンサ、スイッチが接続され、これらセンサ、スイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
【００２６】
そして、制御装置３０が備える図４の各制御部３１〜３６等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置３０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部３１〜３６等が用いる速度閾値Ｎ１、トルク閾値Ｔｑ１、判定期間Ｔｔｈ、及び判定カウンタ値Ｃｔｈ等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置３０の各機能について詳細に説明する。
【００２７】
１−３−１．運転状態検出部３１
運転状態検出部３１は、電気角での回転子の磁極位置θ（回転子の回転角度θ）及び回転角速度ωを検出する。本実施の形態では、運転状態検出部３１は、回転センサ２の出力信号に基づいて、回転子の回転角度θ（磁極位置θ）及び回転角速度ωを検出する。磁極位置θ（回転角度θ）は、回転子に設けられた永久磁石のＮ極の向きに設定される。運転状態検出部３１は、電気角での回転角速度ω［ｒａｄ／ｓ］に所定の換算定数を乗算して、機械角での回転速度Ｎ［ｒｐｍ］を算出する。なお、運転状態検出部３１は、電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転センサを用いずに、回転角度（磁極位置）を推定するように構成されてもよい（いわゆる、センサレス方式）。
【００２８】
運転状態検出部３１は、電流センサ５の出力信号に基づいて、３相各相のコイルに流れる電流Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒを検出する。運転状態検出部３１は、電圧センサ６の出力信号に基づいて、インバータ４に供給される直流電圧Ｖｄｃを検出する。
【００２９】
１−３−２．トルク制御部３２
トルク制御部３２は、回転電機１の３相コイルに印加する印加電圧を制御して、回転電機１のトルクを制御する。本実施の形態では、トルク制御部３２は、電流指令値算出部３２１、電圧指令値算出部３２２、及びスイッチング制御部３２３を備えている。
【００３０】
電流指令値算出部３２１は、トルク指令値Ｔｏ、回転速度Ｎ、及び直流電圧Ｖｄｃに基づいて、電流指令値を算出する。本実施の形態では、電流指令値算出部３２１は、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを算出する。ｄ軸は、ロータの磁極（Ｎ極、磁極位置θ）の方向に定められ、ｑ軸は、ｄ軸より電気角で９０°進んだ方向に定められている。ｄｑ軸の回転座標系は、ロータの磁極位置θの回転に同期して回転する。本実施の形態では、トルク指令値Ｔｏとして、後述する出力制限部３６による処理後の値が用いられる。
【００３１】
電流指令値算出部３２１は、最大トルク電流制御、弱め界磁制御、Ｉｄ＝０制御などの公知のベクトル制御方法に従って、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏを算出する。トルク指令値Ｔｏは、制御装置３０の内部で演算されてもよいし、制御装置３０の外部から伝達されてもよい。
【００３２】
電圧指令値算出部３２２は、電流指令値に基づいて３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する。本実施の形態では、電圧指令値算出部３２２は、ｄ軸及びｑ軸の電流検出値Ｉｄｒ、Ｉｑｒが、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏに近づくように、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄｏ、Ｖｑｏを変化させる電流フィードバック制御を行う。
【００３３】
電圧指令値算出部３２２は、３相コイルの電流検出値Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒを、磁極位置θに基づいて３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒに変換する。
【００３４】
そして、電圧指令値算出部３２２は、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄｏ、Ｖｑｏを、磁極位置θに基づいて、固定座標変換及び２相３相変換を行って、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏに変換する。
【００３５】
スイッチング制御部３２３は、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏに基づいて、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation）により、インバータ４が有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、３相のコイルに電圧を印加する。スイッチング制御部３２３は、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏのそれぞれとキャリア波とを比較することにより、複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。キャリア波は、ＰＷＭ周期で直流電圧Ｖｄｃの振幅で振動する三角波とされている。
【００３６】
１−３−３．温度検出部３３
温度検出部３３は、温度センサ１１０の出力信号に基づいて、コイル温度Ｔｍｐｄ（以下、検出温度Ｔｍｐｄと称す）を検出する。本実施の形態では、温度センサ１１０は、コイルエンド部１０３に取り付けられており、検出温度Ｔｍｐｄは、コイルエンド部１０３の温度である。コイルエンド部１０３は、固定子コアから外部に露出しており、冷媒（他えば、油、空気）により冷却され易くなっている。
【００３７】
一方、後述する温度推定部３４によりコイル温度が推定されるコイルの部分である温度推定部分は、冷却機構により冷却され難く、温度が高くなるコイル部分に設定される。本実施の形態では、温度推定部分は、固定子コア内に配置されたコア内コイル部１０４（例えば、軸方向の中心部分）に設定されている。
【００３８】
なお、温度センサ１１０の取り付け箇所、及び温度推定部分は、冷却機構の構成、回転電機の構造によって、変化されてもよい。
【００３９】
１−３−４．温度推定部３４
温度推定部３４は、回転電機の運転状態に基づいて、コイル温度Ｔｍｐｅ（以下、推定温度Ｔｍｐｅと称す）を推定する。コイル温度の推定方法として、公知の各種の方法を用いることができるが、本実施の形態では、以下の簡単な例を示す。
【００４０】
温度推定部３４は、次式に示すように、前回の演算周期で算出した推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ−１）に、コイルの発熱によるコイルの温度上昇量ΔＴｕｐを加算し、コイルの放熱によるコイルの温度低下量ΔＴｄｗｎを減算した値を、今回の演算周期の推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）として算出する。
Ｔｍｐｅ（ｎ）＝Ｔｍｐｅ（ｎ−１）＋ΔＴｕｐ（ｎ）−ΔＴｄｗｎ（ｎ）
ΔＴｕｐ（ｎ）＝Ｋ１×Ｉ（ｎ）２
ΔＴｄｗｎ（ｎ）＝Ｋ２×｛Ｔｍｐｅ（ｎ−１）−Ｔｎｂｒ｝      ・・・（１）
【００４１】
ここで、Ｉ（ｎ）は、コイルを流れる電流値を表し、電流検出値又は電流指令値に基づいて算出される。Ｋ１は、コイルの抵抗に応じた発熱係数である。Ｔｎｂｒは、コイルの熱が伝達される周辺部材の温度であり、例えば、単純化して冷媒の標準的な温度が設定される。Ｋ２は、コイルと周辺部材との間の熱伝導率に応じた放熱係数である。（ｎ−１）は、前回の演算周期の算出値であることを示し、（ｎ）は、今回の演算周期の算出値であることを示す。
【００４２】
なお、特許文献１のように、より複雑な演算式を用いて、推定温度Ｔｍｐｅが算出されてもよい。
【００４３】
１−３−５．温度修正部３５
＜温度修正の課題＞
温度推定処理の推定誤差、冷却機構の冷媒の状態（温度、流量）、回転電機の周辺環境、回転電機の経年変化などの誤差要因によって、推定温度Ｔｍｐｅは、温度推定部分の実温度Ｔｍｐｒとずれる場合がある。ずれが生じた場合に、検出温度Ｔｍｐｄによって、推定温度Ｔｍｐｅを修正することが望まれる。しかし、温度検出部分と温度推定部分とが異なるため、温度検出部分の検出温度Ｔｍｐｄと温度推定部分の実温度Ｔｍｐｒとには温度差が生じ、温度差が、回転電機の運転状態によって変化する。そのため、回転電機の運転状態を考慮して、検出温度Ｔｍｐｄにより推定温度Ｔｍｐｅを修正しないと、修正により、かえって推定温度Ｔｍｐｅが実温度Ｔｍｐｒからずれるおそれがある。
【００４４】
図６に、横軸を回転速度Ｎとし、縦軸をトルクＴとした、回転電機の動作領域を示している。図６には、各回転速度Ｎにおいて、回転電機が出力可能な最大トルクＴｍａｘを示している。各回転速度Ｎにおいて、最大トルクＴｍａｘ以下の範囲が、回転電機の動作領域である。図６に、後述する低速度低負荷状態の領域を示している。
【００４５】
図７に、図６の低速度低負荷状態の領域よりもトルクＴが大きい動作点ａにおける、推定温度Ｔｍｐｅ、温度推定部分の実温度Ｔｍｐｒ、及び検出温度Ｔｍｐｄの過渡的な温度上昇挙動の一例を示す。実温度Ｔｍｐｒは、実験用に設けられた温度センサにより計測される、又は解析により得られる。図８に、図６の低速度低負荷状態の領域内の動作点ｂにおける、推定温度Ｔｍｐｅ、温度推定部分の実温度Ｔｍｐｒ、及び検出温度Ｔｍｐｄの過渡的な温度上昇挙動の一例を示す。
【００４６】
動作点ａでは、トルクＴが大きいため、コイルの通電電流が大きく、コイルの発熱量が大きい。そのため、比較的に温度が高くなるコイル部分に設定された温度推定部分の推定温度Ｔｍｐｅ及び実温度Ｔｍｐｒの温度上昇が急峻であり、冷却機構により冷却され難い。一方、温度検出部分は、冷却機構により冷却され易いコイル部分であるので、検出温度Ｔｍｐｄは、推定温度Ｔｍｐｅ及び実温度Ｔｍｐｒよりも温度上昇が緩やかになっており、推定温度Ｔｍｐｅ及び実温度Ｔｍｐｒに対して検出温度Ｔｍｐｄの乖離が大きくなっている。すなわち、コイルの発熱量が大きい動作点ａでは、冷却機構により冷却され難い温度推定部分と、冷却機構により冷却され易い温度検出部分との温度勾配が大きくなっている。
【００４７】
一方、動作点ｂでは、トルクＴが小さいため、通電電流が小さく、コイルの発熱量が小さい。そのため、温度推定部分の推定温度Ｔｍｐｅ及び実温度Ｔｍｐｒの温度上昇が緩やかであり、検出温度Ｔｍｐｄの温度上昇も緩やかである。よって、推定温度Ｔｍｐｅ及び実温度Ｔｍｐｒに対して検出温度Ｔｍｐｄの乖離が小さくなっている。すなわち、コイルの発熱量が小さい動作点ｂでは、冷却機構により冷却され難い温度推定部分と、冷却機構により冷却され易い温度検出部分との温度勾配が小さくなっている。
【００４８】
従って、コイルの発熱量が小さい動作点における定常状態では、温度推定部分と温度検出部分との温度差が小さくなるため、この状態で、検出温度Ｔｍｐｄにより推定温度Ｔｍｐｅを修正すれば、修正精度を向上できる。
【００４９】
＜低速度低負荷状態における温度修正＞
そこで、温度修正部３５は、回転速度Ｎが速度閾値Ｎ１以下であり、且つ、トルクがトルク閾値Ｔｑ１以下である低速度低負荷状態が、判定期間Ｔｔｈの間継続した場合に、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて、温度推定部３４において推定される推定温度Ｔｍｐｅを修正する。
【００５０】
低速度低負荷状態では、コイルの通電電流が小さくなり、コイルの発熱量が小さくなる。この低速度低負荷状態が判定期間Ｔｔｈの間継続した場合は、温度推定部分と温度検出部分との温度差が小さくなるため、この状態で、検出温度Ｔｍｐｄにより推定温度Ｔｍｐｅを修正すれば、修正精度を向上できる。
【００５１】
例えば、低速度低負荷状態は、図６に示すように設定される。すなわち、回転速度Ｎが、速度閾値Ｎ１以下であり、且つ、トルクＴがトルク閾値Ｔｑ１以下であり、且つ、回転電機の出力Ｐが、出力閾値Ｐ１以下である領域に、低速度低負荷状態が設定される。出力Ｐの条件はなくてもよい。出力Ｐは、回転速度ＮとトルクＴとを乗算して算出される。このような低速度低負荷状態では、回転電機のコイルの発熱量が比較的小さく、推定温度Ｔｍｐｅと検出温度Ｔｍｐｄとの差が小さくなる。トルクＴとして、トルク指令値Ｔｏが用いられてもよいし、公知のトルク算出式を用い、ｄｑ軸電流検出値及び回転速度Ｎに基づいて算出された実トルク値が用いられてもよい。
【００５２】
本実施の形態では、温度修正部３５は、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて推定温度Ｔｍｐｅを修正する際に、次式に示すように、推定温度Ｔｍｐｅを検出温度Ｔｍｐｄに修正する。
Ｔｍｐｅ（ｎ）＝Ｔｍｐｄ        ・・・（２）
【００５３】
＜温度変動幅による温度修正の許可＞
低速度低負荷状態が、判定期間Ｔｔｈの間継続した場合でも、何らかの要因（例えば、低速度低負荷状態になる前の状態、冷媒温度の変化、低速度低負荷状態での動作点の変化）により、温度が十分に安定していない場合がある。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、温度修正部３５は、判定期間Ｔｔｈの間、低速度低負荷状態が継続し、且つ、検出温度Ｔｍｐｄの変動幅が判定幅ΔＴｍｐｄ以下であり、且つ、推定温度Ｔｍｐｅの変動幅が判定幅ΔＴｍｐｅ以下であった場合に、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて、推定温度Ｔｍｐｅを修正するように構成されている。
【００５５】
この構成によれば、温度が確実に安定している状態で、温度修正を行うことができ、修正精度を高めることができる。
【００５６】
＜カウンタ値による判定＞
本実施の形態では、制御装置３０のカウンタ機能を用いて、温度修正を行うか否かを判定するように構成されている。温度修正部３５は、低速度低負荷状態である場合に、経過時間を計測するカウンタ値Ｃｎｔをカウントアップし、低速度低負荷状態でない場合に、カウンタ値Ｃｎｔを０にリセットし、カウンタ値Ｃｎｔが、判定期間Ｔｔｈに対応する判定カウンタ値Ｃｔｈに到達した場合に、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて、推定温度Ｔｍｐｅを修正するように構成されている。
【００５７】
この構成によれば、制御装置３０が有するカウンタ機能を用いて、温度修正を行うか否かを判定することができる。
【００５８】
また、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップし始めた時点の検出温度Ｔｍｐｄを基準検出値Ｔｍｐｄ０として設定し、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップし始めた後、検出温度Ｔｍｐｄが、基準検出値Ｔｍｐｄ０を基準に設定した判定範囲を逸脱した場合に、カウンタ値Ｃｎｔを０にリセットする。また、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップし始めた時点の推定温度Ｔｍｐｅを基準推定値Ｔｍｐｅ０として設定し、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップし始めた後、推定温度Ｔｍｐｅが、基準推定値Ｔｍｐｅ０を基準に設定した判定範囲を逸脱した場合に、カウンタ値Ｃｎｔを０にリセットする。
【００５９】
この構成よれば、カウンタ機能を用いて、検出温度Ｔｍｐｄ及び推定温度Ｔｍｐｅが安定しているかを判定することができ、低速度低負荷状態において、検出温度Ｔｍｐｄ及び推定温度Ｔｍｐｅの双方が判定期間Ｔｔｈの間、判定範囲に安定している場合に、温度修正を行うことができ、修正精度を高めることができる。
【００６０】
＜制御挙動＞
図９に制御挙動の例を示す。図９には、推定温度Ｔｍｐｅの変動によるカウンタ値Ｃｎｔのリセット処理については説明を省略する。時刻ｔ０１より前は、低速度低負荷状態よりもトルクＴが高い状態であり、コイルの発熱量が大きく、検出温度Ｔｍｐｄ及び推定温度Ｔｍｐｅが高い状態である。トルクが低下していき、時刻ｔ０１で、低速度低負荷状態になっている。
【００６１】
時刻ｔ０１で、温度修正部３５は、低速度低負荷状態になったと判定し、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップを開始すると共に、その時点の検出温度Ｔｍｐｄを基準検出値Ｔｍｐｄ０として設定している。そして、温度修正部３５は、基準検出値Ｔｍｐｄ０に判定幅ΔＴｍｐｄを加算した値を判定範囲の上限値Ｔｍｐｍａｘとして設定すると共に、基準検出値Ｔｍｐｄ０から判定幅ΔＴｍｐｄを減算した値を判定範囲の下限値Ｔｍｐｍｉｎとして設定する。図示を省略するが、推定温度Ｔｍｐｅについても、同様に判定範囲が設定され、推定温度Ｔｍｐｅの変動が判定される。
【００６２】
低速度低負荷状態になった後も、熱容量及び放熱による応答遅れにより、検出温度Ｔｍｐｄ及び推定温度Ｔｍｐｅはすぐには低下せず、遅れを有して低下している。図９の例では、低速度低負荷状態になる前のコイルの発熱量が大きく、検出温度Ｔｍｐｄ及び推定温度Ｔｍｐｅが高かったため、低速度低負荷状態になった後も、検出温度Ｔｍｐｄの低下が大きく、時刻ｔ０２で、検出温度Ｔｍｐｄが、判定範囲の下限値Ｔｍｐｍｉｎを下回ったので、温度修正部３５は、検出温度Ｔｍｐｄが判定範囲を逸脱したと判定し、カウンタ値Ｃｎｔを０にリセットしている。このように、温度変化が大きい場合は、カウンタ値が０にリセットされ、温度修正が行われず、修正精度が悪化することを抑制できる。
【００６３】
時刻ｔ０２で、リセットした後、温度修正部３５は、低速度低負荷状態であるので、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップを開始すると共に、その時点の検出温度Ｔｍｐｄを基準検出値Ｔｍｐｄ０として設定し、基準検出値Ｔｍｐｄ０を基準に、判定範囲の上限値Ｔｍｐｍａｘ及び下限値Ｔｍｐｍｉｎを設定している。
【００６４】
時刻ｔ０３から時刻ｔ０４の間、トルクの増加により、低速度低負荷状態でなくなったので、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔを０にリセットしている。そして、時刻ｔ０４で、トルクの低下により、再び低速度低負荷状態になったので、温度修正部３５は、低速度低負荷状態であるので、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップを開始すると共に、その時点の検出温度Ｔｍｐｄを基準検出値Ｔｍｐｄ０として設定し、基準検出値Ｔｍｐｄ０を基準に、判定範囲の上限値Ｔｍｐｍａｘ及び下限値Ｔｍｐｍｉｎを設定している。
【００６５】
時刻ｔ０４以降、検出温度Ｔｍｐｄの温度変化が小さいので、検出温度Ｔｍｐｄは、判定範囲に収まっており、カウンタ値Ｃｎｔは０にリセットされない。時刻ｔ０５で、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔが判定カウンタ値Ｃｔｈに到達し、判定期間Ｔｔｈが経過したので、温度修正の条件が成立したと判定し、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて、推定温度Ｔｍｐｅを修正している。このように、温度変化が小さい場合は、カウンタ値が０にリセットされず、温度が安定した状態で、精度よく温度修正が行われる。
【００６６】
温度修正後、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔを０にリセットし、カウントアップを再び開始している。時刻ｔ０６以降、トルクの増加により、低速度低負荷状態でなくなったので、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔを０にリセットしている。
【００６７】
１−３−６．出力制限部３６
出力制限部３６は、推定温度Ｔｍｐｅが、閾値温度Ｔｍｐａを超えた場合に、回転電機の出力制限を行う。例えば、出力制限部３６は、図１０に示すような推定温度Ｔｍｐｅとトルク低減率Ｔｄｃｒとの関係が予め設定されたトルク低減率データを参照し、現在の推定温度Ｔｍｐｅに対応するトルク低減率Ｔｄｃｒを算出する。図１０に示すように、推定温度Ｔｍｐｅが、閾値温度Ｔｍｐａ以下の場合は、トルク低減率Ｔｄｃｒは、１００％に設定され、推定温度Ｔｍｐｅが、閾値温度Ｔｍｐａよりも大きくなるに従って、トルク低減率Ｔｄｃｒは１００％から次第に低下される。或いは、出力制限部３６は、推定温度Ｔｍｐｅが閾値温度Ｔｍｐａを超えている場合に、トルク低減率Ｔｄｃｒを次第に減少させ、推定温度Ｔｍｐｅが閾値温度Ｔｍｐａを下回っている場合に、トルク低減率Ｔｄｃｒを次第に増加させるフィードバック制御を行ってもよい。
【００６８】
出力制限部３６は、トルク指令値Ｔｏに、トルク低減率Ｔｄｃｒを乗算した値を、最終的なトルク指令値Ｔｏに設定する。出力制限を行うことより、回転電機のコイル温度が上昇し過ぎることを抑制し、温度上昇による故障を抑制することができる。
【００６９】
２．実施の形態２
実施の形態２に係る制御装置３０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機１及び制御装置３０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、検出温度Ｔｍｐｄに基づいた推定温度Ｔｍｐｅの修正方法が実施の形態１と異なる。
【００７０】
本実施の形態では、温度修正部３５は、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて推定温度Ｔｍｐｅを修正する際に、次式に示すように、推定温度Ｔｍｐｅを、検出温度Ｔｍｐｄにオフセット温度ΔＴｏｆｆを加算した値に修正する。
Ｔｍｐｅ（ｎ）＝Ｔｍｐｄ＋ΔＴｏｆｆ        ・・・（３）
【００７１】
この構成によれば、低速度低負荷状態の定常状態における、温度推定部分と温度検出部分との温度差をオフセット温度ΔＴｏｆｆに設定することで、温度修正の精度を向上させることができる。
【００７２】
オフセット温度ΔＴｏｆｆは、低速度低負荷状態において定常状態である場合に、温度推定部分の温度と温度センサの取付け箇所（温度検出部分）の温度との間に生じる温度差に対応して予め設定されている。
【００７３】
温度修正部３５は、回転速度Ｎとオフセット温度ΔＴｏｆｆとの関係が予め設定されたオフセット温度データを参照し、回転速度の検出値に対応するオフセット温度ΔＴｏｆｆを算出する。例えば、オフセット温度データは、図１１に示すような、回転速度Ｎをマップ軸としたマップデータとされている。
【００７４】
例えば、ロータの回転により冷却油がかきあげられる場合、回転速度Ｎが低い場合は、冷却油の攪拌度合いが低く、コイル温度のむらが大きくなる。そのため、低速度低負荷状態においても、回転速度Ｎに応じて、温度推定部分と温度検出部分との温度差が異なる。或いは、ロータの回転により冷却風のファンが駆動される場合は、同様に、回転速度Ｎに応じて温度差が異なる。また、回転速度Ｎが増加すると、同じトルクでも、出力が増加し、コイルの発熱量が増加し、温度差が異なる。よって、回転速度Ｎに応じて、オフセット温度ΔＴｏｆｆを設定することで、修正精度を向上させることができる。
【００７５】
なお、各回転速度ＮにおいてトルクＴが異なれば、温度推定部分と温度検出部分との温度差が異なるが、各回転速度Ｎにおいて低速度低負荷状態の領域の最大トルク（本例では、トルク閾値Ｔｑ１等）の場合の定常状態の温度差を、オフセット温度ΔＴｏｆｆに設定すれば、推定温度Ｔｍｐｅは温度が高くなる側に修正されるので、過熱保護の観点から安全側に修正することができる。なお、オフセット温度ΔＴｏｆｆは、回転速度Ｎに加えてトルクＴに基づいて設定されてもよい。
【００７６】
オフセット温度データを参照する際に用いられる回転速度Ｎの検出値として、直前の判定期間Ｔｔｈの間の回転速度Ｎの平均値が用いられる。このように回転速度Ｎの平均値を用いることにより、判定期間Ｔｔｈの間の平均的な回転電機の発熱状態及び冷却状態による温度差を算出することができ、オフセット温度ΔＴｏｆｆの設定精度を高めることができる。
【００７７】
本実施の形態では、温度センサは、定常状態で、温度推定部分よりも温度が低くなる箇所に取り付けられている。本実施の形態では、上述したように、温度センサは、固定子コアから軸方向に突出したコイルエンド部１０３に取り付けられ、温度推定部分は、固定子コア内に配置されたコイル部分１０４（コア内コイル部１０４）とされている。オフセット温度ΔＴｏｆｆは、正の値に設定されている。また、回転速度Ｎが増加するに従って、オフセット温度ΔＴｏｆｆが増加するように設定されている。
【００７８】
このように、温度センサを、取付けが容易なコイルエンド部１０３に取り付けた場合でも、オフセット温度ΔＴｏｆｆを正の値に設定し、より温度が高くなる温度推定部分の温度修正を行うことで、修正精度を高めることができる。なお、オフセット温度ΔＴｏｆｆは、負の値に設定されてもよい。
【００７９】
＜制御挙動＞
図１２に、本実施の形態に係る制御挙動の例を示す。時刻ｔ１１で、温度修正部３５は、低速度低負荷状態になったと判定し、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップを開始すると共に、その時点の検出温度Ｔｍｐｄを基準検出値Ｔｍｐｄ０として設定し、基準検出値Ｔｍｐｄ０を基準に、判定範囲の上限値Ｔｍｐｍａｘ及び下限値Ｔｍｐｍｉｎを設定している（不図示）。
【００８０】
時刻ｔ１１以降、検出温度Ｔｍｐｄの温度変化が小さいので、検出温度Ｔｍｐｄは、判定範囲に収まっており、カウンタ値Ｃｎｔは０にリセットされない。なお、図１２には、カウンタ値Ｃｎｔの挙動は示していない。時刻ｔ１２で、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔが判定カウンタ値Ｃｔｈに到達したので、温度修正の条件が成立したと判定し、直前の判定期間Ｔｔｈの間の回転速度Ｎの平均値を算出し、回転速度Ｎの平均値に対応するオフセット温度ΔＴｏｆｆを算出し、推定温度Ｔｍｐｅを、検出温度Ｔｍｐｄにオフセット温度ΔＴｏｆｆを加算した値に修正している。その結果、推定温度Ｔｍｐｅを、温度推定部分の実温度Ｔｍｐｒに近づけることができている。
【００８１】
３．実施の形態３
実施の形態３に係る制御装置３０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機１及び制御装置３０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、温度の修正条件が成立し、判定期間Ｔｔｈ経過した後も、定期的に温度修正が行われる点が実施の形態１と異なる。
【００８２】
本実施の形態では、温度修正部３５は、判定期間Ｔｔｈ以上の間、低速度低負荷状態が継続し、且つ、検出温度Ｔｍｐｄの変動幅が判定幅ΔＴｍｐｄ以下であり、且つ、推定温度Ｔｍｐｅの変動幅が判定幅ΔＴｍｐｅ以下である場合に、定期的に、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて、推定温度Ｔｍｐｅを修正するように構成されている。
【００８３】
この構成によれば、温度の修正条件が判定期間Ｔｔｈ以上の間成立している場合に、定期的に、最新の検出温度Ｔｍｐｄにより推定温度Ｔｍｐｅが修正され、修正精度を高めることができる。
【００８４】
定期的な修正周期は、所定の周期に設定されてもよいし、推定温度Ｔｍｐｅ又はカウンタ値Ｃｎｔの演算周期に設定されてもよい。
【００８５】
本実施の形態では、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔが、判定期間Ｔｔｈに対応する判定カウンタ値Ｃｔｈ以上である場合に、定期的に、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて推定温度Ｔｍｐｅを修正するように構成されている。
【００８６】
＜制御挙動＞
図１３に、本実施の形態に係る制御挙動の例を示す。時刻ｔ２１で、温度修正部３５は、低速度低負荷状態になったと判定し、カウンタ値Ｃｎｔを０からカウントアップを開始すると共に、その時点の検出温度Ｔｍｐｄを基準検出値Ｔｍｐｄ０として設定し、基準検出値Ｔｍｐｄ０を基準に、判定範囲の上限値Ｔｍｐｍａｘ及び下限値Ｔｍｐｍｉｎを設定している（不図示）。
【００８７】
時刻ｔ２１以降、検出温度Ｔｍｐｄの温度変化が小さいので、検出温度Ｔｍｐｄは、判定範囲に収まっており、カウンタ値Ｃｎｔは０にリセットされない。時刻ｔ２２で、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔが判定カウンタ値Ｃｔｈ以上になったので、温度修正の条件が成立したと判定し、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて、推定温度Ｔｍｐｅを修正している。なお、カウンタ値Ｃｎｔは、判定カウンタ値Ｃｔｈにより上限制限されてもよい。
【００８８】
時刻ｔ２２以降、温度修正部３５は、カウンタ値Ｃｎｔが判定カウンタ値Ｃｔｈ以上になっている間、修正周期毎に、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて、推定温度Ｔｍｐｅを修正している。図１３の例では、修正周期は、カウンタ値Ｃｎｔのカウントアップ周期とされている。
【００８９】
図１３の例では、実施の形態２のように、温度修正部３５は、各修正時点で、回転速度Ｎに基づいてオフセット温度ΔＴｏｆｆを算出し、推定温度Ｔｍｐｅを、検出温度Ｔｍｐｄにオフセット温度ΔＴｏｆｆを加算した値に修正するように構成されている。
【００９０】
温度修正部３５は、各修正時点で温度修正を行う際に、各修正時点の直前の判定期間Ｔｔｈの間の回転速度Ｎの平均値を算出し、オフセット温度データを参照し、回転速度Ｎの平均値に対応するオフセット温度ΔＴｏｆｆを算出している。
【００９１】
このように、温度の修正条件が判定期間Ｔｔｈ以上の間成立している場合に、定期的に、最新の検出温度Ｔｍｐｄにより推定温度Ｔｍｐｅが修正され、修正精度を高めることができる。
【００９２】
４．実施の形態４
実施の形態４に係る制御装置３０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機１及び制御装置３０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、複数の温度センサが設けられ、複数の検出温度に基づいて、推定温度が修正される点が実施の形態１と異なる。
【００９３】
本実施の形態では、温度センサは複数設けられている。そして、温度検出部３３は、複数の温度センサの出力信号に基づいて、複数のコイル部分の温度を検出する。そして、温度修正部３５は、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて推定温度Ｔｍｐｅを修正する際に、複数の検出温度の中の最も高い検出温度に基づいて、推定温度Ｔｍｐｅを修正する。
【００９４】
上述したように、回転速度Ｎ等による冷却機構の冷却状態により、コイル温度にむらが生じる場合がある。この構成によれば、コイル温度のむらにより、複数の検出温度に差が生じた場合に、推定温度は温度が高くなる側に修正されるので、過熱保護の観点から安全側に修正することができる。
【００９５】
なお、検出温度の変動幅が判定幅以下であるかの判定、及び検出温度の変動によるカウンタ値のリセット処理は、複数の検出温度のそれぞれについて行われてもよいし、最も高い検出温度について行われてもよいし、予め設定された単数又は複数の温度センサによる検出温度について行われてもよい。
【００９６】
５．実施の形態５
実施の形態５に係る制御装置３０について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る回転電機１及び制御装置３０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、温度推定部３４におけるコイル温度の推定方法が実施の形態１と異なる。
【００９７】
本実施の形態では、温度推定部３４は、予め設定された推定演算周期Δｔ毎の演算タイミングで、温度予測データを参照し、現在の回転速度Ｎ、現在のトルク情報、及び前回の演算タイミングで算出された推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ−１）に対応する、前回の演算タイミングから推定演算周期Δｔの経過後の推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）（以下、現在の演算タイミングの推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）と称す）を算出する。温度予測データには、回転速度Ｎ、トルク情報、及び基準時点ｔ０のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０）と、基準時点ｔ０から推定演算周期Δｔの経過後のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０＋Δｔ）との関係が予め設定されている。温度予測データは、回転速度Ｎ及びトルクＴの各動作点において、実験又は解析により取得したコイル温度の時系列の挙動に基づいて設定される。
【００９８】
温度推定部３４は、温度予測データから、前回の演算タイミングで算出された回転電機の推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ−１）に対応する基準時点の温度Ｔｍｐ（ｔ０）、現在の回転速度Ｎに対応する回転速度Ｎ、及び現在のトルク情報に対応するトルク情報を探索し、探索した基準時点の温度Ｔｍｐ（ｔ０）、回転速度Ｎ、及びトルク情報に対応して設定されている基準時点ｔ０から推定演算周期Δｔの経過後の回転電機の温度Ｔｍｐ（ｔ０＋Δｔ）を、前回の演算タイミングから推定演算周期Δｔの経過後の推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）として算出する。
【００９９】
本実施の形態では、トルク情報として、対応する回転速度Ｎにおいて出力可能な最大トルクＴｍａｘに対する回転電機のトルクＴの比であるトルク負荷率Ｔｌｏａｄ（＝Ｔ／Ｔｍａｘ×１００％）が用いられる。なお、トルク情報として、トルクＴが用いられてもよい。
【０１００】
温度推定部３４は、図６に示すような、回転速度Ｎと最大トルクＴｍａｘとの関係が予め設定された最大トルクデータを参照し、現在の回転速度Ｎに対応する最大トルクＴｍａｘを算出する。そして、温度推定部３４は、現在のトルクＴを、算出した最大トルクＴｍａｘで除算して、現在のトルク負荷率Ｔｌｏａｄを算出する。
【０１０１】
また、温度予測データとして、予め設定された複数の回転電機の基準回転速度Ｎ０、Ｎ１・・・のそれぞれについて、トルク情報及び基準時点ｔ０のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０）と、基準時点ｔ０から推定演算周期Δｔの経過後のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０＋Δｔ）との関係が予め設定された基準速度の温度予測データが設けられている。そして、温度推定部３４は、複数の基準回転速度Ｎ０、Ｎ１・・・のそれぞれに対応して設けられた複数の基準速度の温度予測データから、現在の回転速度Ｎに対応する基準速度の温度予測データを選択し、選択した基準速度の温度予測データを参照し、現在のトルク情報、及び前回の演算タイミングで算出された推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ−１）に対応する、現在の演算タイミングの推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）を算出する。
【０１０２】
本実施の形態では、図１４に示すように、各基準回転速度の基準速度の温度予測データは、トルク負荷率Ｔｌｏａｄ及び基準時点のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０）をマップ軸としたマップデータとされている。トルク負荷率Ｔｌｏａｄのマップ軸、及び基準時点のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０）のマップ軸の格子点は、それぞれ、所定の刻みで設定されている。トルク負荷率Ｔｌｏａｄのマップ軸の各格子点と基準時点のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０）のマップ軸の各格子点との各交点に、対応する基準時点ｔ０から推定演算周期Δｔの経過後の回転電機のコイル温度Ｔｍｐ（ｔ０＋Δｔ）の値が設定されている。
【０１０３】
本実施の形態では、７つの基準回転速度Ｎ０、Ｎ１、・・・Ｎ６が設けられ、トルク負荷率Ｔｌｏａｄのマップ軸の刻みは、２０％に設定されており、基準時点の温度Ｔｍｐ（ｔ０）のマップ軸の刻みは、２０℃に設定されている。
【０１０４】
温度推定部３４の温度推定の処理は、推定演算周期Δｔ毎に実行される。図１５に示すように、温度推定部３４は、上述したように、最大トルクデータを参照し、現在の回転速度Ｎに対応する最大トルクＴｍａｘを算出する。そして、温度推定部３４は、現在のトルクＴ（本例ではトルク指令値Ｔｏ）を最大トルクＴｍａｘで除算して、トルク負荷率Ｔｌｏａｄを算出する。そして、温度推定部３４は、温度予測データを参照し、現在の回転速度Ｎ、現在のトルク負荷率Ｔｌｏａｄ、前回の演算タイミングの推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ−１）に対応する、現在の演算タイミングの推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）を算出する。温度推定部３４は、現在の演算タイミングの推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）をＲＡＭ等に保持し、次回の演算タイミングで、前回の演算タイミングの推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ−１）として用いる。
【０１０５】
温度修正部３５は、検出温度Ｔｍｐｄに基づいて推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）を修正する際に、温度予測データを参照して算出された推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ）を修正すると共に、次回の演算タイミングで用いられる、ＲＡＭ等に保持された推定温度Ｔｍｐｅ（ｎ−１）も修正する。
【０１０６】
なお、冷却機構の状態及び直流電圧Ｖｄｃの一方又は双方に対応して、複数の温度予測データが予め設定されており、冷却機構の状態及び直流電圧Ｖｄｃの一方又は双方に応じて、推定演算に用いられる温度予測データが変更されてもよい。
【０１０７】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１０８】
１  回転電機、３０  回転電機の制御装置、３３  温度検出部、３４  温度推定部、３５  温度修正部、１００  固定子、１０１  固定子コア、１０２  コイル、１０３  コイルエンド部、１１０  温度センサ、Ｃｎｔ  カウンタ値、Ｃｔｈ  判定カウンタ値、Ｎ  回転速度、Ｎ０  基準回転速度、Ｎ１  速度閾値、Ｔｍｐｄ  検出温度（コイル温度の検出値）、Ｔｍｐｄ０  基準検出値、Ｔｍｐｅ  推定温度（コイル温度の推定値）、Ｔｍｐｅ０  基準推定値、Ｔｑ１  トルク閾値、Ｔｔｈ  判定期間、ΔＴｏｆｆ  オフセット温度
【要約】
【課題】コイル温度の推定値を、温度センサによるコイル温度の検出値により精度よく修正することができる回転電機の制御装置を提供する。
【解決手段】温度センサの出力信号に基づいてコイル温度Ｔｍｐｄを検出し、回転電機の運転状態に基づいて、コイル温度Ｔｍｐｅを推定し、回転電機の回転速度が速度閾値以下であり、且つ、回転電機のトルクがトルク閾値以下である低速度低負荷状態が、判定期間の間継続した場合に、コイル温度の検出値Ｔｍｐｄに基づいて、コイル温度の推定値Ｔｍｐｅを修正する回転電機の制御装置。
【選択図】図９【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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