(57)【要約】【課題】より簡易に磁石温度を推定可能な回転電機の磁石温度推定装置を提供する。【解決手段】トルク測定部１２０は、モータジェネレータの実際のトルクを測定する。トルク推定部１２２は、予め作成された電流−トルクマップを用いて、モータジェネレータの磁石温度が基準温度であるとした場合のモータジェネレータのトルクを推定する。磁石温度推定部１２６は、永久磁石の温度特性に基づいて予め作成された磁石温度推定マップを用いて、測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差に基づいてモータジェネレータの磁石温度を推定する。【選択図】図２
2009261182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有する回転子を備えた回転電機の磁石温度推定装置であって、
前記永久磁石が所定の温度のときに予め測定された前記回転電機の電流とトルクとの関係を用いて、前記回転電機に流れる電流に基づいて前記回転電機のトルクを推定するトルク推定部と、
前記回転電機のトルクを測定するトルク測定部と、
前記トルク測定部によって測定された測定トルクと前記トルク推定部によって推定された推定トルクとの差を算出する演算部と、
前記測定トルクおよび前記推定トルクの差と前記永久磁石の温度との予め定められた関係を用いて、前記演算部の算出結果に基づいて前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定部とを備える、回転電機の磁石温度推定装置。
【請求項２】
前記磁石温度推定部は、前記測定トルクおよび前記推定トルクの差と前記永久磁石の温度との関係を示すマップを用いて、前記演算部の算出結果に基づいて前記永久磁石の温度を推定し、
前記マップは、前記永久磁石の温度特性に基づいて、前記所定の温度を基準とした前記永久磁石の温度差とその温度差による前記回転電機のトルク変化との関係を求めることによって予め作成される、請求項１に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
【請求項３】
前記トルク測定部は、前記回転電機に与えられる電力と前記回転電機の回転速度とに基づいて前記回転電機のトルクを測定する、請求項１または請求項２に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
【請求項４】
前記磁石温度推定部によって推定された前記永久磁石の温度に基づいて前記回転電機のトルクを制限するトルク制限部をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
【請求項５】
前記磁石温度推定部によって推定された前記永久磁石の温度に基づいて前記回転電機の異常を検出する異常検出部をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
【請求項６】
前記磁石温度推定部によって推定された前記永久磁石の温度に基づいて前記回転電機のトルクを補正するトルク補正部をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
【請求項７】
永久磁石を有する回転子を含み、車両の駆動軸に回転軸が連結される回転電機と、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の磁石温度推定装置とを備える電動車両。
【請求項８】
永久磁石を有する回転子を備えた回転電機の磁石温度推定方法であって、
前記永久磁石が所定の温度のときに予め測定された前記回転電機の電流とトルクとの関係を用いて、前記回転電機に流れる電流に基づいて前記回転電機のトルクを推定するステップと、
前記回転電機のトルクを測定するステップと、
その測定された測定トルクと前記回転電機に流れる電流に基づいて推定された推定トルクとの差を算出するステップと、
前記測定トルクおよび前記推定トルクの差と前記永久磁石の温度との予め定められた関係を用いて、前記差を算出するステップの算出結果に基づいて前記永久磁石の温度を推定するステップとを備える、回転電機の磁石温度推定方法。
【請求項９】
前記永久磁石の温度を推定するステップにおいて、前記測定トルクおよび前記推定トルクの差と前記永久磁石の温度との関係を示すマップを用いて、前記差を算出するステップの算出結果に基づいて前記永久磁石の温度が推定され、
前記マップは、前記永久磁石の温度特性に基づいて、前記所定の温度を基準とした前記永久磁石の温度差とその温度差による前記回転電機のトルク変化との関係を求めることによって予め作成される、請求項８に記載の回転電機の磁石温度推定方法。
【請求項１０】
前記トルクを測定するステップにおいて、前記回転電機に与えられる電力と前記回転電機の回転速度とに基づいて前記回転電機のトルクが測定される、請求項８または請求項９に記載の回転電機の磁石温度推定方法。
【請求項１１】
前記永久磁石の温度を推定するステップにおいて推定された前記永久磁石の温度に基づいて前記回転電機のトルクを制限するステップをさらに備える、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の磁石温度推定方法。
【請求項１２】
前記永久磁石の温度を推定するステップにおいて推定された前記永久磁石の温度に基づいて前記回転電機の異常を検出するステップをさらに備える、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の磁石温度推定方法。
【請求項１３】
前記永久磁石の温度を推定するステップにおいて推定された前記永久磁石の温度に基づいて前記回転電機のトルクを補正するステップをさらに備える、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の磁石温度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の磁石温度推定装置およびそれを備えた電動車両、ならびに回転電機の磁石温度推定方法に関し、特に、界磁用の永久磁石を回転子に含む永久磁石型回転電機の磁石温度の推定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−６８３５４号公報（特許文献１）は、永久磁石型回転電機の制御装置を開示する。この制御装置では、ステータ巻線への通電時における界磁弱め電流量と、永久磁石型回転電機のトルク、回転数および電源電圧とに基づいて、通電時における永久磁石の磁石温度が推定される。
【０００３】
この制御装置によれば、永久磁石の温度が精度よく推定されるとともに、推定された磁石温度に基づいて永久磁石型回転電機の出力が適切に制御される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−６８３５４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、上記の特開２００７−６８３５４号公報に開示された磁石温度の推定手法では、界磁弱め電流量、トルク、回転数および電源電圧を含む多くのパラメータを磁石温度を変更しながら計測して磁石温度推定用のマップを作成するので、マップの作成に大きな労力を必要とする。
【０００５】
それゆえに、この発明の目的は、より簡易に磁石温度を推定可能な回転電機の磁石温度推定装置およびそれを備えた電動車両を提供することである。
【０００６】
また、この発明の別の目的は、より簡易に磁石温度を推定可能な回転電機の磁石温度推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、回転電機の磁石温度推定装置は、永久磁石を有する回転子を備えた回転電機の磁石温度推定装置であって、トルク推定部と、トルク測定部と、演算部と、磁石温度推定部とを備える。トルク推定部は、永久磁石が所定の温度のときに予め測定された回転電機の電流とトルクとの関係を用いて、回転電機に流れる電流に基づいて回転電機のトルクを推定する。トルク測定部は、回転電機のトルクを測定する。演算部は、トルク測定部によって測定された測定トルクとトルク推定部によって推定された推定トルクとの差を算出する。磁石温度推定部は、測定トルクおよび推定トルクの差と永久磁石の温度との予め定められた関係を用いて、演算部の算出結果に基づいて永久磁石の温度を推定する。
【０００８】
好ましくは、磁石温度推定部は、測定トルクおよび推定トルクの差と永久磁石の温度との関係を示すマップを用いて、演算部の算出結果に基づいて永久磁石の温度を推定する。マップは、永久磁石の温度特性に基づいて、所定の温度を基準とした永久磁石の温度差とその温度差による回転電機のトルク変化との関係を求めることによって予め作成される。
【０００９】
好ましくは、トルク測定部は、回転電機に与えられる電力と回転電機の回転速度とに基づいて回転電機のトルクを測定する。
【００１０】
好ましくは、回転電機の磁石温度推定装置は、トルク制限部をさらに備える。トルク制限部は、磁石温度推定部によって推定された永久磁石の温度に基づいて回転電機のトルクを制限する。
【００１１】
好ましくは、回転電機の磁石温度推定装置は、異常検出部をさらに備える。異常検出部は、磁石温度推定部によって推定された永久磁石の温度に基づいて回転電機の異常を検出する。
【００１２】
好ましくは、回転電機の磁石温度推定装置は、トルク補正部をさらに備える。トルク補正部は、磁石温度推定部によって推定された永久磁石の温度に基づいて回転電機のトルクを補正する。
【００１３】
また、この発明によれば、電動車両は、回転電機と、磁石温度推定装置とを備える。回転電機は、永久磁石を有する回転子を含み、車両の駆動軸に回転軸が連結される。磁石温度推定装置は、上述したいずれかの回転電機の磁石温度推定装置である。
【００１４】
また、この発明によれば、回転電機の磁石温度推定方法は、永久磁石を有する回転子を備えた回転電機の磁石温度推定方法であって、永久磁石が所定の温度のときに予め測定された回転電機の電流とトルクとの関係を用いて、回転電機に流れる電流に基づいて回転電機のトルクを推定するステップと、回転電機のトルクを測定するステップと、その測定された測定トルクと回転電機に流れる電流に基づいて推定された推定トルクとの差を算出するステップと、測定トルクおよび推定トルクの差と永久磁石の温度との予め定められた関係を用いて、測定トルクと推定トルクの差を算出するステップの算出結果に基づいて永久磁石の温度を推定するステップとを備える。
【００１５】
好ましくは、永久磁石の温度を推定するステップにおいて、測定トルクおよび推定トルクの差と永久磁石の温度との関係を示すマップを用いて、測定トルクと推定トルクの差を算出するステップの算出結果に基づいて永久磁石の温度が推定される。マップは、永久磁石の温度特性に基づいて、所定の温度を基準とした永久磁石の温度差とその温度差による回転電機のトルク変化との関係を求めることによって予め作成される。
【００１６】
好ましくは、トルクを測定するステップにおいて、回転電機に与えられる電力と回転電機の回転速度とに基づいて回転電機のトルクが測定される。
【００１７】
好ましくは、回転電機の磁石温度推定方法は、永久磁石の温度を推定するステップにおいて推定された永久磁石の温度に基づいて回転電機のトルクを制限するステップをさらに備える。
【００１８】
好ましくは、回転電機の磁石温度推定方法は、永久磁石の温度を推定するステップにおいて推定された永久磁石の温度に基づいて回転電機の異常を検出するステップをさらに備える。
【００１９】
好ましくは、回転電機の磁石温度推定方法は、永久磁石の温度を推定するステップにおいて推定された永久磁石の温度に基づいて回転電機のトルクを補正するステップをさらに備える。
【発明の効果】
【００２０】
この発明においては、回転子の永久磁石が所定の温度のときに回転電機の電流とトルクとの関係が予め測定され、その関係を用いて、回転電機に流れる電流に基づいて回転電機のトルクが推定される。また、回転電機のトルクが測定され、測定トルクと推定トルクとの差が算出される。そして、測定トルクおよび推定トルクの差と永久磁石の温度との予め定められた関係を用いて、測定トルクと推定トルクとの差の算出結果に基づいて永久磁石の温度が推定される。このように、永久磁石の温度は、測定トルクおよび推定トルクの差と永久磁石の温度との予め定められた関係を用いて推定されるところ、この関係を求める際、磁石温度を変更しながら計測するパラメータ（永久磁石が所定の温度のときのトルクを示す推定トルクからのトルク変化量）の数が少なくてすむ。したがって、この発明によれば、回転電機の磁石温度を簡易に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による磁石温度推定装置を搭載した電動車両の電気回路図である。図１を参照して、電動車両１００は、蓄電装置１０と、インバータ２０と、モータジェネレータ２８と、制御装置３０と、正極線ＰＬと、負極線ＮＬと、コンデンサＣと、電圧センサ４４と、電流センサ４６と、回転角センサ４８とを備える。
【００２３】
蓄電装置１０は、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成り、車両走行用の電力を蓄える。蓄電装置１０は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続され、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬを介してインバータ２０へ電力を供給する。また、車両の制動時などモータジェネレータ２８による電力回生時には、蓄電装置１０は、モータジェネレータ２８によって発電された電力をインバータ２０から受けて充電される。なお、蓄電装置１０として、大容量のキャパシタを採用してもよい。
【００２４】
コンデンサＣは、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧変動成分を平滑化する。電圧センサ４４は、コンデンサＣの両端の電圧、すなわち正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置３０へ出力する。
【００２５】
インバータ２０は、Ｕ相アーム２２と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２６とを含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に並列に接続される。各相アームは、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に直列に接続されるスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列に接続されるダイオードとを含む。そして、Ｕ相アーム２２は、モータジェネレータ２８のＵ相コイルに接続され、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、モータジェネレータ２８のＶ相コイルおよびＷ相コイルにそれぞれ接続される。
【００２６】
なお、各相アームを構成するスイッチング素子として、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等を用いることができる。
【００２７】
そして、インバータ２０は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬを介して蓄電装置１０から電力を受け、制御装置３０からの信号ＰＷＩに基づいてモータジェネレータ２８を駆動する。また、インバータ２０は、車両の制動時、モータジェネレータ２８によって発電された回生電力を電圧変換して蓄電装置１０へ出力する。
【００２８】
モータジェネレータ２８は、永久磁石型回転電機から成り、たとえば、永久磁石が埋設されたロータと、インバータ２０に接続される三相コイルを有するステータとを含む三相交流同期モータから成る。モータジェネレータ２８は、インバータ２０によって駆動され、車両の駆動力を発生して駆動軸（図示せず）へ出力する。また、モータジェネレータ２８は、車両の制動時、車両の運動エネルギーを駆動軸から受けて発電し、その発電された電力をインバータ２０へ出力する。なお、ロータの永久磁石は、ロータの表面に実装されてもよい。
【００２９】
電流センサ４６は、モータジェネレータ２８に流れるモータ電流Ｉを検出し、その検出値を制御装置３０へ出力する。なお、図１では、電流センサ４６によってＵ相電流およびＶ相電流が検出されているが、検出されたＵ相電流およびＶ相電流に基づいてキルヒホッフの法則を用いてＷ相電流を算出することができる。なお、電流センサ４６によってＵ相電流およびＷ相電流を検出してもよいし、Ｖ相電流およびＷ相電流を検出してもよい。回転角センサ４８は、モータジェネレータ２８のロータの回転角θを検出し、その検出値を制御装置３０へ出力する。
【００３０】
制御装置３０は、図示されない車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から受けるトルク指令値ＴＲ、ならびに、電圧ＶＨ、モータ電流Ｉおよび回転角θの各検出値に基づいて、モータジェネレータ２８を駆動するための信号ＰＷＩを生成し、その生成した信号ＰＷＩをインバータ２０へ出力する。
【００３１】
また、制御装置３０は、後述の方法により、モータジェネレータ２８の永久磁石の温度を推定する。すなわち、モータジェネレータ２８が電動車両１００に搭載された状態で永久磁石の温度を直接計測するのは困難であるので、制御装置３０は、後述の方法により永久磁石の温度を推定する。なお、永久磁石の温度を推定するのは、モータジェネレータ２８の温度上昇に伴ないロータの温度が上昇すると、永久磁石が減磁するので、モータジェネレータ２８において所望の出力を得られなくなるからである。言い換えると、永久磁石の温度を正確に推定することによって、モータジェネレータ２８の制御精度を向上させることができる。
【００３２】
図２は、図１に示した制御装置３０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置３０は、損失補正部１０２と、電流指令生成部１０４と、比例積分（ＰＩ）制御部１０６，１０８と、ｄｑ／三相変換部１１０と、駆動信号生成部１１２と、三相／ｄｑ変換部１１４とを含む。また、制御装置３０は、入力電力算出部１１８と、トルク測定部１２０と、トルク推定部１２２と、減算部１２４と、磁石温度推定部１２６と、トルク制限部１２８と、微分演算部１１６とをさらに含む。
【００３３】
損失補正部１０２は、トルク指令値ＴＲと、回転角θに基づき微分演算部１１６によって算出される回転速度ωとに基づいて、トルク指令値ＴＲの損失補正を行なう。具体的には、回転速度が増加すると、鉄損が増加することによりトルクと電流との関係が変化するので、回転速度ωによってトルク指令値ＴＲが補正される。
【００３４】
電流指令生成部１０４は、モータジェネレータ２８（図１）の回転速度がある一定値のときに計測されたモータジェネレータ２８の電流（ｄ軸電流およびｑ軸電流）とトルクとの関係を示すマップを用いて、損失補正部１０２により損失補正されたトルク指令値に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。
【００３５】
三相／ｄｑ変換部１１４は、回転角センサ４８（図１）からの回転角θを用いて、電流センサ４６によって検出されたモータ電流Ｉ（三相電流）をｄ軸電流測定値Ｉｄおよびｑ軸電流測定値Ｉｑに変換する。
【００３６】
ＰＩ制御部１０６は、電流指令生成部１０４によって生成されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、三相／ｄｑ変換部１１４から出力されるｄ軸電流測定値Ｉｄとの差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果をｄｑ／三相変換部１１０へ出力する。また、ＰＩ制御部１０８は、電流指令生成部１０４によって生成されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、三相／ｄｑ変換部１１４から出力されるｑ軸電流測定値Ｉｑとの差を入力として比例積分演算を行ない、その演算結果をｄｑ／三相変換部１１０へ出力する。
【００３７】
ｄｑ／三相変換部１１０は、回転角センサ４８からの回転角θを用いて、ＰＩ制御部１０６，１０８からそれぞれ受けるｄ，ｑ軸上の電圧指令値をＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換し、駆動信号生成部１１２へ出力する。なお、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、後述の入力電力算出部１１８へも出力される。
【００３８】
駆動信号生成部１１２は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて、インバータ２０（図１）のＵ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６をそれぞれ駆動するための駆動信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを生成する。一例として、駆動信号生成部１１２は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を駆動信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗとしてインバータ２０へ出力する。
【００３９】
これにより、駆動信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗに応じてインバータ２０の各相アームがスイッチング制御され、モータジェネレータ２８の各相コイルに流される電流が制御される。このようにして、モータ電流Ｉが制御され、モータジェネレータ２８に所望のトルクが発生する。
【００４０】
入力電力算出部１１８、トルク測定部１２０、トルク推定部１２２、減算部１２４、磁石温度推定部１２６は、モータジェネレータ２８の永久磁石の温度を推定する磁石温度推定部を構成する。
【００４１】
入力電力算出部１１８は、ｄｑ／三相変換部１１０から電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を受け、電流センサ４６（図１）からモータ電流Ｉの検出値を受ける。そして、入力電力算出部１１８は、これらの電圧指令値およびモータ電流Ｉに基づいてモータジェネレータ２８の入力電力Ｐｉｎを算出し、その算出結果をトルク測定部１２０へ出力する。なお、電圧センサを設けて各相電圧を検出し、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に代えて各相電圧の検出値を用いてもよい。微分演算部１１６は、回転角センサ４８からの回転角θに対して微分演算を行ない、モータジェネレータ２８の回転速度ωを算出する。
【００４２】
トルク測定部１２０は、入力電力算出部１１８によって算出されたモータジェネレータ２８の入力電力Ｐｉｎおよび微分演算部１１６によって算出された回転速度ωに基づいて、次式を用いてモータジェネレータ２８のトルクを測定する。
【００４３】
測定トルクＴａ＝（Ｐｉｎ×η）／ω  …（１）
ここで、ηはモータ効率であり、予め測定される。この測定トルクＴａは、モータジェネレータ２８の入力電力および回転速度の各実績に基づいて算出されるモータジェネレータ２８の実際のトルクを示すものである。
【００４４】
一方、トルク推定部１２２は、予め作成された電流−トルクマップを用いて、三相／ｄｑ変換部１１４から出力されるｄ軸電流測定値Ｉｄおよびｑ軸電流測定値Ｉｑに基づいてモータジェネレータ２８のトルクを推定する。ここで、この電流−トルクマップは、モータジェネレータ２８の磁石温度がある一定温度のときに測定された電流およびトルクのデータから作成されたものである。したがって、このトルク推定部１２２により推定される推定トルクＴｅは、磁石温度がある温度（基準温度）のときのモータジェネレータ２８のトルクを推定したものである。
【００４５】
減算部１２４は、トルク測定部１２０により測定された測定トルクＴａから、トルク推定部１２２により推定された推定トルクＴｅを減算し、その演算結果を磁石温度推定部１２６へ出力する。この減算部１２４によって算出される、測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差は、モータジェネレータ２８の磁石温度が基準温度から変化したことにより生じたモータジェネレータ２８のトルク変化を示すものである。
【００４６】
磁石温度推定部１２６は、予め作成された磁石温度推定マップを用いて、減算部１２４の算出結果（測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差）に基づいてロータの磁石温度を推定する。ここで、磁石温度推定マップは、モータジェネレータ２８の永久磁石の温度特性を用いて、上記基準温度からの永久磁石の温度差とその温度差によるモータジェネレータ２８のトルク変化との関係を求めることによって予め作成される。
【００４７】
より詳しくは、永久磁石の温度特性データから磁石温度の変化による磁束変化量が分かるので、この温度特性を用いて、永久磁石の温度変化によるモータジェネレータ２８のトルク変化を求めることができる。そこで、トルク推定部１２２において用いられる電流−トルクマップを作成する際の上記基準温度を基準にして磁石温度とトルク変化量との関係を求めることによって、測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差から磁石温度を推定するための磁石温度推定マップを作成できる。
【００４８】
図３は、磁石温度推定マップの一例を示した図である。図３を参照して、測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差が零のとき、磁石温度は基準温度ＴＥＭＰ０であると推定される。そして、差が負のとき、すなわち、磁石温度が基準温度ＴＥＭＰ０であるときのトルクを示す推定トルクＴｅよりも実際のトルクを示す測定トルクＴａの方が小さいときは、磁石温度は基準温度ＴＥＭＰ０よりも高いものと推定され、差が正のときは、磁石温度は基準温度ＴＥＭＰ０よりも低いものと推定される。
【００４９】
なお、この図３では、測定トルクＴａおよび推定トルクＴｅの差と磁石温度との関係が線形のように示されているが、この関係は、永久磁石の温度特性データに依存するものであり、図３に示したような関係に限定されるものではない。
【００５０】
再び図２を参照して、トルク制限部１２８は、磁石温度推定部１２６によって推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８のトルクを制限する。より詳しくは、トルク制限部１２８は、推定された磁石温度ＴＥＭＰが予め定められた所定温度を超えると、モータジェネレータ２８のトルクを制限するためのトルク制限指令を出力する。なお、このトルク制限指令を用いてトルク指令値ＴＲを制限することによりモータジェネレータ２８のトルクが制限される。
【００５１】
この制御装置３０においては、モータジェネレータ２８の実際のトルクがトルク測定部１２０によって測定される。また、モータジェネレータ２８の磁石温度がある基準温度ＴＥＭＰ０であるとした場合のモータジェネレータ２８のトルクがトルク推定部１２２によって推定される。そして、測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差が減算部１２４によって算出され、磁石温度推定部１２６において、永久磁石の温度特性を用いて予め作成された磁石温度推定マップを用いて、減算部１２４の算出結果に基づいてモータジェネレータ２８の磁石温度が推定される。
【００５２】
図４は、図１に示した制御装置３０による磁石温度の推定処理の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。図４を参照して、制御装置３０は、電流センサ４６（図１）からのモータ電流Ｉ（三相電流）の検出値をｄ軸電流測定値Ｉｄおよびｑ軸電流測定値Ｉｑに変換する（ステップＳ１０）。
【００５３】
次いで、制御装置３０は、モータジェネレータ２８の磁石温度がある一定温度のときに測定された電流およびトルクのデータに基づき予め作成された上述の電流−トルクマップを用いて、ステップＳ１０において算出されたｄ軸電流測定値Ｉｄおよびｑ軸電流測定値Ｉｑに基づいてモータジェネレータ２８のトルクを推定する（ステップＳ２０）。
【００５４】
続いて、制御装置３０は、モータジェネレータ２８の入力電力Ｐｉｎを測定する（ステップＳ３０）。たとえば、制御装置３０は、各相電圧指令値と電流センサ４６によって検出されるモータ電流Ｉとに基づいて入力電力Ｐｉｎを算出可能である。あるいは、各相電圧指令値の代わりに、電圧センサを設けて各相電圧の検出値を用いてもよい。
【００５５】
そして、制御装置３０は、ステップＳ３０において測定された入力電力Ｐｉｎと、回転角センサ４８（図１）からの回転角θを微分処理することによって得られる回転速度ωとに基づいて、上述した式（１）を用いてモータジェネレータ２８のトルクを測定する（ステップＳ４０）。
【００５６】
次いで、制御装置３０は、ステップＳ４０において測定された測定トルクＴａと、ステップＳ２０において推定された推定トルクＴｅとの差を算出する（ステップＳ５０）。そして、制御装置３０は、モータジェネレータ２８の永久磁石の温度特性データを用いて予め作成された上述の磁石温度推定マップを用いて、ステップＳ５０の算出結果に基づいてモータジェネレータ２８の磁石温度を推定する（ステップＳ６０）。
【００５７】
さらに、制御装置３０は、その推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８のトルクを制限する（ステップＳ７０）。具体的には、制御装置３０は、推定された磁石温度ＴＥＭＰが予め定められた所定温度を超えると、トルク指令値ＴＲを制限することによってモータジェネレータ２８のトルクを制限する。
【００５８】
以上のように、この実施の形態１においては、モータジェネレータ２８の磁石温度が基準温度ＴＥＭＰ０のときに測定された電流およびトルクのデータに基づいて予め作成された電流−トルクマップを用いて、ｄ軸電流測定値Ｉｄおよびｑ軸電流測定値Ｉｑに基づいてモータジェネレータ２８のトルクが推定される。また、モータジェネレータ２８の入力電力Ｐｉｎおよび回転速度ωに基づいてモータジェネレータ２８の実際のトルクが測定され、測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差が算出される。そして、永久磁石の温度特性を用いて、基準温度ＴＥＭＰ０からの永久磁石の温度差とその温度差によるモータジェネレータ２８のトルク変化との関係を求めることによって予め作成された磁石温度推定マップを用いて、測定トルクＴａと推定トルクＴｅとの差の算出結果に基づいて永久磁石の温度が推定される。
【００５９】
このように、永久磁石の温度は、磁石温度推定マップを用いて推定されるところ、この磁石温度推定マップを作成するに際しては、磁石温度を変更しながら計測するパラメータ（永久磁石の温度が基準温度ＴＥＭＰ０のときのトルクを示す推定トルクからのトルク変化量）の数が少なくてすむ。したがって、この実施の形態１によれば、モータジェネレータ２８の磁石温度を簡易に推定することができる。
【００６０】
また、この実施の形態１によれば、推定された磁石温度に基づいてモータジェネレータ２８のトルクが制限されるので、モータジェネレータ２８が過熱するのを防止することができる。
【００６１】
［実施の形態２］
図５は、実施の形態２における制御装置の機能ブロック図である。図５を参照して、この制御装置３０Ａは、図１に示した実施の形態１における制御装置３０の構成において、トルク制限部１２８に代えて異常検出部１３０を含む。
【００６２】
異常検出部１３０は、磁石温度推定部１２６によって推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８の異常を検出する。より詳しくは、異常検出部１３０は、推定された磁石温度ＴＥＭＰが予め定められた所定温度を超えると、モータジェネレータ２８が異常であると判定し、アラームを報知するための信号ＡＲＭを出力する。
【００６３】
なお、制御装置３０Ａのその他の構成は、実施の形態１における制御装置３０と同じである。
【００６４】
図６は、実施の形態２における制御装置３０Ａによる磁石温度の推定処理の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。図６を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ７０に代えてステップＳ７２を含む。
【００６５】
すなわち、ステップＳ６０においてモータジェネレータ２８の磁石温度が推定されると、制御装置３０Ａは、上述した方法により、推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８の異常有無を判定する（ステップＳ７２）。そして、モータジェネレータ２８の異常が検出されると、制御装置３０Ａはアラームを出力する。
【００６６】
以上のように、この実施の形態２によれば、モータジェネレータ２８の磁石温度を推定し、その推定された磁石温度に基づいてモータジェネレータ２８の異常を検出するので、モータジェネレータ２８の劣化や故障等を適切に検出することができる。
【００６７】
［実施の形態３］
図７は、実施の形態３における制御装置の機能ブロック図である。図７を参照して、この制御装置３０Ｂは、図１に示した実施の形態１における制御装置３０の構成において、トルク制限部１２８に代えてトルク補正部１３２を含む。
【００６８】
トルク補正部１３２は、磁石温度推定部１２６によって推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８のトルクを補正する。より詳しくは、上述のように、磁石温度が変化するとモータジェネレータ２８のトルクは変化し、トルク指令値ＴＲに対して磁石温度に応じた誤差が発生する。そこで、トルク補正部１３２は、トルクの制御精度を向上させるために、推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８のトルクを補正する。なお、一例として、トルク補正部１３２は、推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８のトルク補正値をマップ等から求め、このトルク補正値によりトルク指令値ＴＲを補正することによってモータジェネレータ２８のトルクを補正する。
【００６９】
なお、制御装置３０Ｂのその他の構成は、実施の形態１における制御装置３０と同じである。
【００７０】
図８は、実施の形態３における制御装置３０Ｂによる磁石温度の推定処理の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。図８を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ７０に代えてステップＳ７４を含む。
【００７１】
すなわち、ステップＳ６０においてモータジェネレータ２８の磁石温度が推定されると、制御装置３０Ｂは、上述した方法により、推定された磁石温度ＴＥＭＰに基づいてモータジェネレータ２８のトルクを補正する（ステップＳ７４）。
【００７２】
以上のように、この実施の形態３によれば、モータジェネレータ２８の磁石温度を推定し、その推定された磁石温度に基づいてモータジェネレータ２８のトルクを補正するので、モータジェネレータ２８のトルクの制御精度を向上させることができる。
【００７３】
なお、上記の各実施の形態においては、トルク測定部１２０により式（１）を用いてモータジェネレータ２８のトルクを測定するものとしたが、トルクセンサを設けてモータジェネレータ２８のトルクを測定してもよい。
【００７４】
また、上記の各実施の形態において、蓄電装置１０とインバータ２０との間に、インバータ２０の入力電圧を蓄電装置１０の電圧以上の電圧に調整する昇圧コンバータを設けてもよい。
【００７５】
なお、この発明は、モータジェネレータ２８のみを動力源とする電気自動車のほか、動力源としてエンジンをさらに備えるハイブリッド車両や、車両走行用の電源として燃料電池を備える燃料電池車など、電動車両全般に適用可能である。
【００７６】
なお、上記において、モータジェネレータ２８は、この発明における「回転電機」の一実施例に対応し、減算部１２４は、この発明における「演算部」の一実施例に対応する。
【００７７】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】この発明の実施の形態１による磁石温度推定装置を搭載した電動車両の電気回路図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図３】トルク差−磁石温度マップを示した図である。
【図４】図１に示す制御装置による磁石温度の推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２における制御装置の機能ブロック図である。
【図６】実施の形態２における制御装置による磁石温度の推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態３における制御装置の機能ブロック図である。
【図８】実施の形態３における制御装置による磁石温度の推定処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１０  蓄電装置、２０  インバータ、２２  Ｕ相アーム、２４  Ｖ相アーム、２６  Ｗ相アーム、２８  モータジェネレータ、３０  制御装置、４４  電圧センサ、４６  電流センサ、４８  回転角センサ、１００  電動車両、１０２  損失補正部、１０４  電流指令生成部、１０６，１０８  ＰＩ制御部、１１０  ｄｑ／三相変換部、１１２  駆動信号生成部、１１４  三相／ｄｑ変換部、１１６  微分演算部、１１８  入力電力算出部、１２０  トルク測定部、１２２  トルク推定部、１２４  減算部、１２６  磁石温度推定部、１２８  トルク制限部、１３０  異常検出部、１３２  トルク補正部、ＰＬ  正極線、ＮＬ  負極線、Ｃ  コンデンサ。
【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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