CN109923780A - 电机的控制方法以及电机的控制装置 - Google Patents

Abstract

电机的控制方法是具有多相绕组的电机的控制方法，其中，具有如下步骤：推定步骤，在电机处于低速旋转的状态的情况下，根据向电机输入的输入电力的大小，对多相绕组中的温度最高的相的绕组的最高温度进行推定；以及限制步骤，基于通过推定步骤推定出的最高温度，限制输入电力。

Description

电机的控制方法以及电机的控制装置

技术领域

本发明涉及电机的控制方法以及电机的控制装置。

背景技术

同步电动机通常构成为以UVW相之类的多相进行驱动。在这种永磁体型的电机中，电流在与各相对应地设置的绕组(线圈)流通而对电机进行旋转驱动。

各相绕组如果流通有电流则发热，在发热量较多的情况下，绕组的绝缘部件有可能劣化。因此，在绕组的温度变得极高的情况下，需要对绕组中流通的电流进行限制，从而抑制发热。因此，为了对电机内的绕组温度进行推定而研究了各种技术。(例如JP2013-070485A)。

发明内容

这里，在电机不旋转而产生扭矩的锁止的低速旋转状态的情况下，电流仅在特定相(例如U相)中流通，因此有时只有电机的局部变为高温。因此，存在如下问题，即，即使应用在电机内设置有温度传感器的技术，如果在电机内的局部超过推定温度，则也无法适当地对温度进行推定，绕组的绝缘部有可能劣化。

本发明的目的在于提供通过对电机的最高温度进行推定而能够保护处于低速旋转区域的电机的、电机的控制方法以及电机的控制装置。

根据本发明的某个方式，在具有多相绕组的电机的控制方法中，包含如下步骤：推定步骤，在电机处于低速旋转的状态的情况下，根据向电机输入的输入电力的大小，对多相绕组中的、温度最高的相的绕组的最高温度进行推定；以及限制步骤，基于通过推定步骤推定出的最高温度，限制输入电力。

附图说明

图1是第1实施方式的电机控制装置的概略结构图。

图2是低速旋转区域判定部的详细结构图。

图3是绕组温度推定部的详细结构图。

图4是在限制率运算部的处理中使用的曲线图。

图5是扭矩指令值运算部的详细结构图。

图6是扭矩控制部的详细结构图。

图7是电流矢量控制部的详细结构图。

图8是电压相位控制部的详细结构图。

图9是表示电机的温度变化的图。

图10是第2实施方式的电机控制装置的概略结构图。

图11是绕组温度推定部的详细结构图。

图12是表示电机的温度变化的图。

图13是第3实施方式的绕组温度推定部的概略结构图。

图14是初始化温度运算部的概略结构图。

图15是表示电机的温度变化的图。

图16是第4实施方式的绕组温度推定部的概略结构图。

图17是表示电机的温度变化的图。

图18是第5实施方式的温度运算部的概略结构图。

图19是对电机的发热量实施模型化的图。

图20是表示电机的温度变化的图。

图21是初始化温度运算部的变形例的详细结构图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

对本发明的第1实施方式所涉及的电机控制装置进行说明。

图1是第1实施方式所涉及的电机控制装置的概略结构图。根据该图，利用电机控制装置1对电机2进行控制。此外，该电机2具有多相绕组，能够用作电动车辆等的驱动源。

下面，对电机控制装置1的详细结构进行说明。电机控制装置1具有未图示的控制器，执行编程后的处理。对于下面所示的各模块的处理，也作为程序而存储于控制器，通过执行程序而执行各模块的处理。

在低速旋转区域判定部3中，从转速运算器15输入表示电机2的转速的转速检测值N。低速旋转区域判定部3基于输入值而判定电机2处于低速旋转状态还是高速旋转状态，将表示判定结果的旋转区域判定结果输出至扭矩指令值运算部6。关于低速旋转区域判定部3的详情，后文中利用图2进行说明。此外，扭矩指令值运算部6是执行限制步骤的限制部的一个例子。

在绕组温度推定部4从扭矩控制部7输入有d轴电流推定值i_{d_est}、以及q轴电流推定值i_{q_est}，并且从未图示的上位系统输入有基准温度T_base。绕组温度推定部4基于上述输入值而对推定最高温度T_est进行运算。此外，也可以代替d轴电流推定值i_{d_est}、以及q轴电流推定值i_{q_est}而使用从UVW相→dq轴变换器13输出的d轴电流值i_d、以及q轴电流值i_q。关于绕组温度推定部4的详情，后文中利用图3进行说明。绕组温度推定部4是执行推定步骤的推定部的一个例子。此外，基准温度T_base是利用在电机2的外部设置的传感器测定的温度，例如在电机2设置于电动车辆的情况下，是外部气温传感器检测值、冷却系统的温度传感器检测值等。

限制率运算部5根据推定最高温度T_est而计算用于对电机2的驱动扭矩的限制的扭矩限制率R_lim。关于限制率运算部5的处理的详情，后文中利用图4进行说明。

扭矩指令值运算部6中输入有旋转区域判定结果、来自未图示的上位系统的扭矩指令值T*、以及扭矩限制率R_lim。此外，根据车辆的加速器踏板的开度等而规定扭矩指令值T*。另外，扭矩指令值运算部6预先对规定扭矩的可设定范围的扭矩上限值Trq_{lim_upper}、以及扭矩下限值Trq_{lim_lower}进行存储。扭矩指令值运算部6基于上述输入值以及存储值而对最终扭矩指令值T*_fin进行运算。关于扭矩指令值运算部6的处理的详情，后文中利用图5进行说明。

扭矩控制部7具有：电流矢量控制部，其进行电流矢量控制；以及电压相位控制部，其进行电压相位控制。扭矩控制部7根据输入的最终扭矩指令值T*_fin、电池电压检测值V_dc、转速检测值N、从UVW相→dq轴变换器13输出的d轴电流值i_d以及q轴电流值i_q而进行电流矢量控制或者电压相位控制的选择。与此同时，扭矩控制部7通过选择的控制方法对d轴电压指令值v*d、以及q轴电压指令值v*_q进行运算，将上述电压指令值输出至dq轴→UVW相变换器8。关于扭矩控制部7的处理详情，后文中利用图6进行说明。

dq轴→UVW相变换器8基于下式，并基于电机2的电角度检测值θ而将d轴电压指令值v*_d、以及q轴电压指令值v*_q变换为三相电压指令值v_u*、v_v*、v_w*，将变换后的电压指令值输出至PMW变换器9。

[数学式1]

PMW变换器9基于三相电压指令值v_u*、v_v*、v_w*、以及从相对于电池10并联设置的电压传感器10A输出的电池电压检测值V_dc，将逆变器11的功率元件驱动信号D_uu*、D_ul*、D_vu*、D_vl*、D_wu*、D_wl*输出。

逆变器11进行基于由PMW变换器9生成的功率元件驱动信号的动作，由此将三相电压v_u、v_v、v_w施加于电机2。

电流检测器12设置于电机控制装置1与电机2之间的三相配线中的至少两相配线。例如，电流检测器12对U相电流值i_u、以及V相电流值i_v进行检测。

UVW相→dq轴变换器13基于下式而对U相电流值i_u、以及V相电流值i_v进行基于电角度检测值θ的变换，由此计算出d轴电流值i_d、以及q轴电流值i_q，并将这些电流值输出至扭矩控制部7。

[数学式2]

转子位置传感器14相对于电机2并联设置，如果检测出电机2的电角度检测值θ，则将检测值输出至转速运算器15。此外，转子位置传感器14是执行测定步骤的结构的一个例子。

转速运算器15求出针对电角度检测值θ的规定间隔下的变化量，由此对转速检测值N进行运算。转速运算器15将转速检测值N输出至低速旋转区域判定部3、绕组温度推定部4以及扭矩控制部7。

下面，对利用图1说明的结构的一部分进行详细说明。

图2中示出了低速旋转区域判定部3的详细结构。

低速旋转区域判定部3具有绝对值运算部31以及旋转区域判定部32。

如果绝对值运算部31求出作为输入的转速检测值N的绝对值的转速绝对值N_abs，则将转速绝对值N_abs输出至旋转区域判定部32。

旋转区域判定部32对转速绝对值N_abs进行基于下式的判定，判定电机2是否处于低速旋转状态。

[数学式3]

N_abs＜N_{th_low}：Lo(低速旋转区域)…(3)

N_abs≥N_{th_low}：Hi(高速旋转区域)

即，在转速绝对值N_abs低于低速旋转阈值N_{th_low}的情况下，旋转区域判定部32将表示低速旋转区域的“Lo”作为旋转区域判定结果而输出。另一方面，在转速绝对值N_abs大于或等于低速旋转阈值N_{th_low}的情况下，将表示高速旋转区域的“Hi”输出。此外，低速旋转阈值N_{th_low}是电机2的转速较低、且向一部分相的绕组的通电量较多的转速。此外，低速旋转区域还包含电机2锁止的状态。

图3是表示绕组温度推定部4的详情的图。

电流矢量范数运算部41基于d轴电流推定值i_{d_est}、以及q轴电流推定值i_{q_est}的输入，并通过下式而对电流矢量范数值I_a ²进行计算。而且，电流矢量范数运算部41将电流矢量范数值I_a ²输出至损失运算部42。

[数学式4]

I_a ²＝I_{d_est} ²+I_{q_est} ²…(4)

损失运算部42通过对电流矢量范数值I_a ²乘以电机2整体的热阻R_loss，从而计算出电力损失P_loss，将计算出的电力损失P_loss输出至温度运算部43。此外，电力损失P_loss表示向电机2输入的输入电力，不仅包含用于电机2的旋转驱动的能量，还包含热损失的能量。

温度运算部43是热回路模型。该热回路模型是电机2处于低速旋转区域的情况下的模型，由相对于电力损失P_loss的输入而将电机2的3相绕组的最大升高温度即推定变化温度ΔT_est作为输出的传递函数G(s)表示。温度运算部43通过对电力损失P_loss进行基于传递函数G(s)的运算，从而计算出推定变化温度ΔT_est。此外，该传递函数G(s)是具有次数至少大于或等于1次的动态特性的传递函数。

加法运算器44通过将基准温度T_base和推定变化温度ΔT_est相加，从而计算出电机2的多相绕组中的、温度最高的相的绕组的推定最高温度T_est。

图4是表示在限制率运算部5的处理中使用的推定最高温度T_est和扭矩限制率R_lim的关系的曲线图。根据该曲线图，在推定最高温度T_est低于作为不进行扭矩限制的上限温度的温度阈值T₁₀₀的情况下，扭矩限制率R_lim变为R₁₀₀(100％)。

这里，扭矩限制率R_lim中存在能够抑制因绕组变为高温而引起的绝缘劣化的扭矩限制下限值R_min。另外，对于电机2存在如下温度，即，即使推定最高温度T_est增加，通过利用扭矩限制下限值R_min进行限制也能够抑制绝缘劣化，该温度的下限规定为温度阈值T_min。

因此，在推定最高温度T_est超过温度阈值T_min的情况下，利用扭矩限制下限值R_min对电流进行限制。而且，在推定最高温度T_est处于温度阈值T₁₀₀与温度阈值T_min之间的情况下，以如下方式设定，即，温度越大，扭矩限制率R_lim越小。

图5是表示扭矩指令值运算部6的动作详情的图。

在乘法运算器61中，对扭矩上限值Trq_{lim_upper}乘以扭矩限制率R_lim而计算出限制后扭矩上限值Trq_{_upper}。另外，在乘法运算器62中，对扭矩下限值Trq_{lim_lower}乘以扭矩限制率R_lim而计算出限制后扭矩下限值Trq_{_lower}。在比较器63中，对限制后扭矩下限值Trq_{_lower}和扭矩指令值T*进行比较，将其中较大的值输出至比较器64。比较器64对来自比较器63的输出值和限制后扭矩上限值Trq_{_upper}进行比较，并将其中较小的值输出至开关65。

同时，在比较器66中，对扭矩指令值T*和扭矩下限值Trq_{lim_lower}进行比较，将较大的一者输出至比较器67。比较器67对来自比较器66的输出值和扭矩上限值Trq_{lim_upper}进行比较，将其中较小的值输出至开关65。

在开关65中，基于从低速旋转区域判定部3输出的旋转区域判定结果，将来自比较器64或者比较器67的输出中的任一个作为最终扭矩指令值T*_fin而输出。

具体而言，在旋转区域判定结果为Lo(低速旋转区域)的情况下，开关65将来自比较器64的输出作为最终扭矩指令值T*_fin而输出。由此，利用考虑了扭矩限制率R_lim的限制后扭矩上限值Trq_upper以及扭矩限制后下限值Trq_lower，对扭矩指令值T*进行限制。因此，电机2的发热量得到抑制而防止了绕组的绝缘劣化。

另一方面，在旋转区域判定结果为Hi(高速旋转区域)的情况下，开关65将来自比较器67的输出作为最终扭矩指令值T*_fin而输出。因此，利用未考虑扭矩限制率R_lim的扭矩上限值Trq_{lim_upper}以及扭矩下限值Trq_{lim_lower}，对扭矩指令值T*进行限制。

图6是扭矩控制部7的详细结构图。

扭矩控制部7具有电流矢量控制部71、电压相位控制部72、控制切换判定部73、以及控制模式切换部74。控制模式切换部74根据控制切换判定部73的判定结果，并利用来自电流矢量控制部71、或者电压相位控制部72中的任一者的输出而对电机2进行控制。

电流矢量控制部71中输入有最终扭矩指令值T*_fin、转速检测值N、电池电压检测值Vdc、d轴电流推定值i_{d_est}、以及q轴电流推定值i_{q_est}。电流矢量控制部71基于上述输入值而对用于电流矢量控制的电流矢量控制用电压指令值v*_di、v*_qi进行计算，并将上述指令值输出至控制模式切换部74。

电压相位控制部72中输入有最终扭矩指令值T*_fin、转速检测值N、电池电压检测值Vdc、d轴电流推定值i_{d_est}、以及q轴电流推定值i_{q_est}。电压相位控制部72基于上述输入值而对用于电压相位控制的电压相位控制用电压指令值v*_dv、v*_qv进行计算，并将上述指令值输出至控制模式切换部74。

控制切换判定部73判定电机2的控制中使用了电流矢量控制或者电压相位控制中的哪一者。在电机2低速旋转或者以通常的速度范围旋转的情况下，选择电流矢量控制。另一方面，在电机2高速旋转而进行减弱励磁控制等情况下，选择电压相位控制。控制切换判定部73将表示选择的结果的切换判定标志输出至控制模式切换部74。

在切换判定标志表示电流矢量控制的情况下，控制模式切换部74将从电流矢量控制部71输出的电流矢量控制用电压指令值v*_di、v*_qi作为电压指令值v*_d、v*_q而输出。

另一方面，在切换判定标志表示电压相位制的情况下，控制模式切换部74将从电压相位控制部72输出的电压相位控制用电压指令值v*_dv、v*_qv作为电压指令值v*_d、v*_q而输出。

下面，对电流矢量控制部71、以及电压相位控制部72的结构进行详细说明。

图7是表示与电流矢量控制部71的d轴相关的控制的详情的框图。由与d轴相同的结构构成与q轴相关的控制所涉及的结构，因此将说明省略。

电流矢量控制部71中具有：电流指令值运算部711，其对用于产生与最终扭矩指令值T*_fin相应的旋转扭矩的指令值进行计算；以及非干扰电压运算部712，其对用于抑制电流对磁通的干扰的指令值进行计算。

首先，对电流指令值的计算进行说明。

电流指令值运算部711如果利用预先存储的表，基于最终扭矩指令值T*_fin、转速检测值N、以及电池电压检测值V_dc的输入而对电流指令值i*_d进行计算，则将电流指令值i*_d输出至减法运算器713。

减法运算器713从电流指令值i*_d减去d轴电流推定值i_{d_est}而将减法运算结果输出至PI运算部714。

在PI运算部714中，为了对电流指令值i*_d和d轴电流推定值i_{d_est}的偏差进行PI放大，利用下式求出d轴电压指令值v_di′。此外，在该式中，K_pd表示d轴比例增益，K_id表示d轴积分增益。

[数学式5]

而且，PI运算部714将d轴电压指令值v_di′输出至加法运算器715。

下面，对非干扰分量的计算进行说明。

非干扰电压运算部712利用预先存储的表，基于最终扭矩指令值T*_fin、转速检测值N、以及电池电压检测值V_dc的输入而对d轴电压指令值v*_{d_dcpl}进行计算。而且，非干扰电压运算部712将电压指令值v*_d输出至滤波器716。

滤波器716具有下式的传递函数的特性，将对作为输入值的电压指令值v*_{d_dcpl}进行电流规范响应的滤波处理的结果作为d轴非干扰电压值v*_{d_dcpl_flt}而输出至加法运算器715。

[数学式6]

加法运算器715将d轴电压指令值v_di′和d轴非干扰电压值v*_{d_dcpl_flt}相加。其结果，对下式所示的电流矢量控制用电压指令值v*_di进行计算。

[数学式7]

v^* _di＝v_{d_dcpl_flt}+v_di′…(7)

图8是表示电压相位控制部72的控制的详情的框图。

电压指令值运算部721利用预先存储的表，基于最终扭矩指令值T*_fin、转速检测值N、以及电池电压检测值V_dc的输入而对电压振幅指令值V_a*和电压相位指令值α*_ff进行计算。电压指令值运算部721将电压振幅指令值V_a*输出至矢量变换部722，并且将电压相位指令值d*_ff输出至加法运算器723。

模块724具有与(6)式所示的电流规范响应相同的特性的滤波器，对输入的最终扭矩指令值T*_fin进行滤波处理，如下式那样对规范扭矩T_ref进行计算。而且，模块724将规范扭矩T_ref输出至减法运算器725。

[数学式8]

扭矩推定部726基于输入的d轴电流推定值i_{d_est}、以及q轴电流推定值i_{q_est}对推定扭矩T_cal进行计算，将推定扭矩T_cal输出至减法运算器725。此外，能够由下式表示扭矩推定部726的推定处理。在该式中，L_d以及L_q分别表示d轴电感以及q轴电感，Φ_a表示电压和电流的相位差。另外，p表示规定的常数。

[数学式9]

T_cal＝p{Φ_a+(L_d-L_q)·i_d}i_q…(9)

减法运算器725从规范扭矩T_ref减去推定扭矩T_cal，将该减法运算结果输出至PI运算部727。

在PI运算部727中，对由减法运算器725计算出的规范扭矩T_ref和推定扭矩T_cal的偏差进行PI放大而计算出电压相位校正值α*_fb。具体而言，在PI运算部727中，进行下式的计算。而且，PI运算部727将运算结果输出至加法运算器723。

[数学式10]

加法运算器723对电压相位指令值α*_ff和电压相位校正值α*_fb进行加法运算，将作为其加法运算结果的α*_fin输出至矢量变换部722。能够利用下式表示加法运算器723的处理。

[数学式11]

α^* _fin＝α^* _ff+α^* _fb…(11)

矢量变换部722利用下式将输入的电压振幅指令值V_a*和最终电压相位指令值d*_fin变换为dq轴分量。而且，矢量变换部722将变换结果作为电压相位控制用电压指令值v*_dv、v*_qv而输出。

[数学式12]

图9是表示电机2的温度变化的图。根据该图，推定最高温度T_est由实线表示，U相、V相以及W相的绕组的温度T_u、T_v以及T_w分别由点划线、双点划线以及三点划线表示。

预测为推定最高温度T_est高于各相绕组的温度T_u、T_v、T_w。因此，电机2处于低速旋转区域，例如，即使在因锁止而仅对U相绕组施加电流使得电机2内产生温度偏差的情况下，推定最高温度T_est也超过电机2内的U相的绕组温度T_u。

因此，这样，将推定最高温度T_est推定为超过电机2内的多相绕组中的温度最高的相的绕组的最高温度，利用推定最高温度T_est进行扭矩限制，由此能够在电机2内的所有绕组中抑制因加热引起的绝缘劣化。

根据第1实施方式的电机2的控制方法，能够获得下面的效果。

根据第1实施方式的电机2的控制方法，绕组温度推定部4所具有的传递函数G(s)，能够根据表示向电机2输入的电力的电力损失P_loss而计算出超出电机2内的多相绕组中的温度最高的相的绕组的最高温度的温度。即，由绕组温度推定部4推定出的推定最高温度T_est，即使在电机2处于包含以基本不进行旋转驱动的状态产生扭矩的锁止状态在内的低速旋转区域、且电流仅在一部分相(例如U相)持续流动的情况下，也超过作为电机2内的绕组的最高温度的相(例如U相)的绕组的温度。

因此，基于推定最高温度T_est而进行扭矩限制，由此，即使电机2处于低速旋转区域，绕组的任意相中温度都不会过高，因此能够抑制绝缘劣化。

另外，在电机2中，只要仅设置有用于基准温度T_base的测定的温度计即可，无需将温度传感器安装于所有相的绕组，因此能够实现生产成本的降低。

根据第1实施方式的电机2的控制方法，电机2的低速旋转状态包含电机2被锁止的状态。在电机2被锁止的情况下，以未旋转状态仅对特定的相持续施加有电流，因此电机2内的温度偏差较大。因此，以超过电机2内的绕组的最高温度的方式对推定最高温度T_est进行推定，由此能够抑制绕组的绝缘劣化。

(第2实施方式)

在第1实施方式中，说明了在绕组温度推定部4中利用传递函数G(s)对推定变化温度ΔT_est进行计算的例子。在本实施方式中，对如下例子进行说明，即，在规定的定时对传递函数G(s)进行初始化，由此提高绕组温度推定部4对推定变化温度ΔT_est的推定精度。

图10是本实施方式的电机控制装置1的概略结构图。

该图的电机控制装置1与图1所示的第1实施方式的电机控制装置1相比，还设置有对电机2的某相(例如U相)的绕组的温度进行测定的温度传感器16这一点、将利用温度传感器16检测出的测定温度T_sen输入至绕组温度推定部4这一点、以及从低速旋转区域判定部3将旋转区域判定结果输入至绕组温度推定部4这一点不同。

图11是本实施方式的绕组温度推定部4的详细结构图。

该图所示的绕组温度推定部4与图3所示的第1实施方式的绕组温度推定部4相比，将旋转区域判定结果输入至温度运算部43这一点、还设置有减法运算器45这一点、以及温度运算部43中输入有减法运算器45的减法运算结果这一点不同。

在绕组温度推定部4中，在旋转区域判定结果从Hi(高速旋转区域)向Lo(低速旋转区域)切换的定时，对于由用于推定变化温度ΔT_est的计算的传递函数G(s)表示的滤波器，利用从测定温度T_sen减去基准温度T_base所得的值进行初始化处理。这与利用测定温度T_sen对用于最终计算出的推定最高温度T_est的计算处理的滤波器进行初始化等价。换言之，这与下述情况等价，即，从电机2向低速旋转状态跳转的定时开始，将测定温度T_sen作为初始值而开始执行推定最高温度T_est的推定处理。

图12是表示电机2的温度变化的图。根据该图，推定最高温度T_est由虚线表示，U相、V相以及W相的绕组的温度T_u、T_v以及T_w分别由点划线、双点划线以及三点划线表示。

根据该图，在电机2向低速旋转区域跳转的时刻t₁不执行传递函数G(s)的初始化的情况由虚线表示。而且，在时刻t₁执行传递函数G(s)的初始化的情况由实线表示。

如虚线所示，如果在电机2向低速旋转区域跳转的时刻t₁不执行传递函数G(s)的初始化，则会以即使在低速旋转区域中也继承高速旋转区域的结果的方式执行利用传递函数G(s)的滤波器的推测步骤。即，在向低速旋转区域跳转之后，推定最高温度T_est会继承高速旋转区域的运算结果。因此，在向低速旋转区域跳转之后，推定最高温度T_est与作为电机2内的最高温度的U相的温度T_u偏离，推定精度会变差。

因此，如实线所示，在时刻t₁基于测定温度T_sen对传递函数G(s)的滤波器进行初始化。由此，推定最高温度T_est不继承推定精度较差的高速旋转状态下的推定结果，因此能够提高跳转至低速旋转区域后的推定精度。

根据第2实施方式的电机2的控制方法，能够获得下面的效果。

根据第2实施方式的电机2控制方法，为了对低速旋转区域中的电机2内的推定最高温度T_est进行推定，考虑电机2内的温度偏差而设计绕组温度推定部4的传递函数G(s)的滤波器。因此，在温度偏差较小的高速旋转区域中，检测温度T_u、T_v、T_w大致相等，因此推定最高温度T_est的推定精度较低。

如果从高速旋转区域利用相同的传递函数G(s)的滤波器持续进行计算，则在刚刚跳转至低速旋转区域状态之后，推定最高温度T_est继承高速旋转区域的运算结果，因此推定精度会变差。

因此，在跳转至低速旋转状态时，基于测定温度T_sen而对用于推定最高温度T_est的计算的传递函数G(s)的滤波器进行初始化。由此，推定最高温度T_est不继承推定精度较差的高速旋转状态下的推定结果，因此能够在跳转至低速旋转区域之后提高推定精度。

换言之，针对推定最高温度T_est的推定精度在高速旋转区域会降低的问题，在从高速旋转区域向低速旋转区域跳转时，根据测定温度T_sen对传递函数G(s)的滤波器实施初始化，即，开始执行利用测定温度T_sen的推定最高温度T_est的推定处理，从而不继承高速旋转区域的计算结果，因此能够提高向低速旋转区域跳转后的推定精度。

(第3实施方式)

在第2实施方式中，对将测定温度T_sen用于传递函数G(s)的滤波器的初始化的例子进行了说明。在本实施方式中，说明为了进一步提高推定精度而对传递函数G(s)的滤波器实施初始化的其他方法。

图13是第3实施方式的绕组温度推定部4的详细结构图。根据该图，与图11所示的第2实施方式中的绕组温度推定部4相比，绕组温度推定部4还具有初始化温度运算部46这一点不同。

初始化温度运算部46根据测定温度T_sen、以及旋转区域判定结果的输入而将初始化温度T_ini输出。减法运算器45从初始化温度T_ini减去基准温度T_base，并将减法运算结果输出至温度运算部43。而且，将该减法运算结果用于温度运算部43的传递函数G(s)的滤波器的初始化。最终，利用加法运算器44将作为温度运算部43的运算结果的推定变化温度ΔT_est和基准温度T_base相加而计算出推定最高温度T_est。这样的绕组温度推定部4的动作等同于将初始化温度T_ini作为初始值而开始执行推定最高温度T_est的推定步骤。

图14是初始化温度运算部46的详细结构图。初始化温度运算部46具有初始化温度校正部461以及加法运算器462。初始化温度校正部461是执行校正步骤的结构的一个例子。

向初始化温度校正部461输入作为收敛值的0(零)、上次值的推定最高温度T_est[k-1]以及旋转区域判定结果。而且，根据上述输入值而输出用于初始化温度T_ini的校正的初始化校正温度值T_trans。

这里，初始化温度校正部461具有仅在电机2处于高速旋转区域的状态的情况下进行运算的滤波器H(s)，利用该滤波器H(s)对初始化校正温度T_trans进行计算。即，初始化校正温度T_trans从向高速旋转区域跳转时开始以从跳转时的推定最高温度T_est向零收敛的方式变化。

而且，加法运算器462将测定温度T_sen和初始化校正温度T_trans相加，从而计算出初始化温度T_ini并输出至图13所示的减法运算器45。此外，能够通过下式求出初始化温度T_ini。

[数学式13]

T_ini[k]＝T_sen[k]+T_trans[k]…(13)

由此，在电机2向低速旋转状态跳转时对用于传递函数G(s)的初始化的初始化温度T_ini进行校正。具体而言，相对于测定温度T_sen仅以初始化校正温度T_trans对初始化温度T_ini进行校正。

此外，在本实施方式中，在电机2处于高速旋转状态的情况下，校正后的初始化温度T_ini用作推定最高温度T_est。由此，在从低速旋转区域向高速旋转区域跳转时，初始化温度T_ini在其前后使用相同的推定最高温度T_est。在从高速旋转区域向低速旋转区域跳转时，利用初始化温度T_ini对温度运算部43的传递函数G(s)的滤波器进行初始化，因此在其前后变为相同的初始化温度T_ini。因此，能够使得推定最高温度T_est的变化变得平滑。

如上所述，绕组温度推定部4中的处理等同于从电机2跳转为低速旋转状态的定时开始将测定温度T_sen作为初始值而开始执行推定最高温度T_est的推定处理。而且，将传递函数G(s)的滤波器用于推定最高温度T_est的推定处理，基于初始化温度T_ini而进行其初始化。如果以这样的等效的功能考察本实施方式的动作，则对初始化温度T_ini进行校正，其校正值从跳转为高速旋转状态的定时开始，从该跳转定时下的推定最高温度T_est起根据滤波器H(s)的特性而向测定温度T_sen收敛。

此外，滤波器H(s)是具有电机2的散热特性的传递函数与用于绕组温度推定的热模型的传递函数G(s)相同。另外，滤波器H(s)也可以是作为散热特性的G(s)中的支配性的一部分即传递特性G’(s)。

图15是表示电机内的温度的变化的图。根据该图，V相以及W相的绕组的温度T_u、T_v以及T_w分别由点划线、双点划线以及三点划线表示。另外，电机2在从低速旋转区域向高速旋转区域转移的时刻t₁之后再次在时刻t₂向低速旋转区域跳转。

在直至时刻t₁为止的期间，大量电流在U相流动。另外，在V相绕组设置有温度传感器16，测定温度T_sen设为与V相温度T_v相等。另外，由实线表示推定最高温度T_est。在时刻t₂以后，进一步由虚线表示未进行本实施方式的校正的情况下的推定最高温度T_est。

此外，如上所述，在处于高速旋转区域的时刻t₁和时刻t₂之间，推定最高温度T_est设定为初始化温度T_ini。另外，如虚线所示，在未进行本实施方式的校正的情况下，在向低速旋转区域跳转的时刻t₂，利用测定温度T_sen(T_v)实施初始化。

这里，在从时刻t₁起直至时刻t₂的时间内，即，在高速旋转区域的时间较短的情况下，在时刻t₂在电机2内存在温度的偏差。因此，以电机2存在温度的偏差为前提而设计用于低速旋转区域的G(s)滤波器，与测定温度T_sen相比，利用G(s)滤波器计算出的推定最高温度T_est适当地表示电机2内的最高温度。

参照图15，在时刻t₂，作为电机2内的最高温度的U相温度Tu超过测定温度T_sen(T_v)。因此，如果利用测定温度T_sen(T_v)对传递函数G(s)的滤波器实施初始化，则推定最高温度T_est(虚线)在时刻t₂以后的一部分区间低于U相温度T_u。

因此，如实线所示那样对初始化温度T_ini实施校正。由此，在时刻t₂，初始化温度T_ini超过所有相的温度，因此通过利用该初始化温度T_ini对滤波器实施初始化，能够求出适当的推定最高温度T_est。

此外，如上所述，在高速旋转区间即时刻t₁至时刻t₂的期间，利用校正后的初始化温度T_ini作为推定最高温度T_est，在该旋转区间跳转的时刻t₁以及时刻t₂，推定最高温度T_est连续地变化。

根据第3实施方式的电机2的控制方法，能够获得下面的效果。

根据第3实施方式的电机2的控制方法，电机2在向低速旋转区域跳转时对用于传递函数G(s)的滤波器的初始化的初始化温度T_ini进行校正。具体而言，用于校正的校正值是如下值，即，使得从跳转为高速旋转区域的定时起开始执行校正，初始化温度T_ini从推定最高温度T_est开始随时间而收敛为测定温度T_sen。

在高速旋转区域的时间较短的情况下，在电机2内存有温度的偏差，因此推定最高温度T_est比测定温度T_sen更适合于滤波器的初始化。另一方面，在高速旋转区域的时间较长的情况下，电机2内的温度的偏差随时间而消失，因此测定温度T_sen比推定最高温度T_est更适合于滤波器的初始化。

因此，如本实施方式，将初始化温度T_ini校正为从推定最高温度T_est向测定温度T_sen收敛的值。由此，在高速旋转区域的时间较短的情况下，初始化温度T_ini校正为接近推定最高温度T_est的值。另一方面，在高速旋转区域的时间较长的情况下，初始化温度T_ini校正为接近测定温度T_sen的值。

因此，能够利用适当的初始化温度T_ini进行滤波器的初始化，因此能够提高推定最高温度T_est的推定精度，能够适当地限制电流。

根据第3实施方式的电机控制方法，初始化温度T_ini的收敛符合具有电机2的散热特性的H(s)。这里，在对低速旋转区域和高速旋转区域进行切换的情况下、在经过长时间之后旋转区域变化的情况下，推定最高温度T_est的推定精度较低，并且测定温度T_sen的可靠性也较低。

这里，在存在电机2内的温度的偏差的情况下，推定最高温度T_est的推定精度较高，另一方面，在不存在电机2内的温度的偏差的情况下，测定温度T_sen的可靠性较高。因此，从推定最高温度T_est向测定温度T_sen的收敛符合决定电机2内的温度变化的电机2的散热特性，由此能够以高精度对初始化温度T_ini进行校正。

(第4实施方式)

在第1实施方式至第3实施方式中对电机2处于低速旋转区域的情况下的动作进行了说明。在本实施方式中，对电机2处于高速旋转区域的情况下的动作进行说明。

图16是表示本实施方式的绕组温度推定部4的结构的框图。在该图中，与图3所示的第1实施方式中的绕组温度推定部4相比，设置有开关47这一点不同。

在从加法运算器44输出的加法运算值的基础上，将旋转区域判定结果、和测定温度T_sen输入至开关47。在旋转区域判定结果为Lo(低速旋转区域)的情况下，开关47将从加法运算器44输出的加法运算结果作为推定最高温度T_est而输出。另一方面，在旋转区域判定结果为Hi(高速旋转区域)的情况下，开关47将测定温度T_sen作为推定最高温度T_est而输出。

图17中示出了高速旋转区域中的三相的检测温度T_U、T_V、T_W。在高速旋转区域中，电机2内不存在温度的偏差，因此检测温度T_U、T_V、T_W表示基本相等的温度。因此，在高速旋转区域中将测定温度T_sen用作推定最高温度T_est，由此能够提高推定最高温度T_est的推定精度。

此外，在与第3实施方式一并使用本实施方式的情况下，在从低速旋转区域向高速旋转区域跳转后的恒定区间，如第3实施方式所示，将校正后的初始化温度T_ini用作推定最高温度T_est，由此可以提高跳转后的推定精度。

根据第4实施方式的电机2的控制方法，能够获得下面的效果。

根据第4实施方式的电机2的控制方法，在电机2处于高速旋转区域的情况下，与处于低速旋转区域的情况比较，电机2内的温度的偏差较小，因此测定温度T_sen与推定最高温度T_est相比更接近电机2的各相绕组的温度。因此，通过将测定温度T_sen用作推定最高温度T_est，从而难以施加因限制电流引起的制动，并且能够防止绝缘劣化。

(第5实施方式)

在第2实施方式或者第3实施方式中，对利用测定温度T_sen而求出高速旋转区域与低速旋转区域之间的跳转期间的推定最高温度T_est的例子进行了说明。在本实施方式中，对不利用测定温度T_sen而求出跳转期间的推定最高温度T_est的例子进行说明。

图18是本实施方式的温度运算部43的详细的结构图。

在第1运算部431中，将从图4的损失运算部42输出的电力损失P_loss输入。在第1运算部431中，具有下式所示的传递函数，据此对第1升高温度ΔT₁进行计算。

[数学式14]

将零值、电力损失P_loss、旋转区域判定结果输入至开关432。在旋转区域判定结果为Hi(高速旋转区域)的情况下，开关432将零输出，在旋转区域判定结果为Lo(低速旋转区域)的情况下，开关432将电力损失P_loss输出。

第2运算部433具有下式所示的传递函数，根据来自开关432的输入对第2升高温度ΔT₂进行计算。

[数学式15]

在加法运算器434中，将从第1运算部431输出的第1升高温度ΔT₁、和从第2运算部433输出的第2升高温度ΔT₂相加而计算出推定变化温度ΔT_est。

此外，第1运算部431是执行第1推定步骤的结构的一个例子。第2运算部433是执行第2推定步骤的结构的一个例子。加法运算器434是执行加法运算步骤的结构的一个例子。

这里，对第1运算部431以及第2运算部433的结构进行说明。

上述结构基于图19所示的回路而进行计算。在该图中，向U、V、W相的绕组的输入电力的大小表示为W_u、W_v、W_w，并且U、V、W相的绕组的增加温度表示为ΔT_u、ΔT_v、ΔT_w。另外，针对U、V、W相分别示出电阻分量R_d和电容分量C_d，示出了U、V、W相彼此间的电阻分量R_x。

以上述温度回路为前提，首先对电机2处于高速旋转状态的情况进行说明。

在电机2处于高速旋转状态的情况下，对U、V、W相施加大致相等大小的电力，因此电力损失P_loss的1/3分别分配给W_u、W_v以及W_w。

因此，增加温度ΔT_u、ΔT_v、ΔT_w可以由下面的行列式表示。此外，右边的第1项是因热传导而引起的分量，右边的第2项是与输入电力相应的发热分量。

[数学式16]

根据该行列式，能够以下面的方式求出高速旋转区域中的U相的增加温度ΔT_u即高速旋转增加温度ΔT_{u_hi}。

[数学式17]

下面，对电机2处于低速旋转状态、例如锁止的状态进行研究。

在电机2处于低速旋转状态的情况下，对U相绕组施加有最大的电力。在这种情况下，与输入至U相的电流相比，在V、W相，与U相具有120度的相位差，因此U相的一半大小的电流流通。电力与电流的平方成正比，因此W_u变为W_v以及W_w的4倍的大小。因此，输入的电力损失P_loss的2/3分配给W_u，输入的电力损失P_loss的1/6分别分配给W_v以及W_w。

因此，增加温度ΔT_u、ΔT_v、ΔT_w可以由下面的行列式表示。此外，与(16)式相同地，右边的第1项是因热传导引起的分量，右边的第2项是与输入电力相应的发热分量。

[数学式18]

如果该行列式展开时考虑上述(17)式，则低速旋转状态的U相的增加温度ΔT_u即低速旋转增加温度ΔT_{u_lo}可以记作下式。

[数学式19]

这里，(19)式的右边第1项与(17)式的右边相等。其中，(19)式的右边第1项表示高速旋转状态下的高速旋转增加温度ΔT_{u_hi}，右边第2项表示因低速旋转状态而引起的进一步的增加温度。

即，在高速旋转状态的情况下，可以通过(17)式对高速旋转增加温度ΔT_{u_hi}进行计算。而且，在低速旋转状态的情况下，对(17)式的结果加上(19)式的右边第2项，由此能够求出低速旋转增加温度ΔT_{u_lo}。

换言之，与(17)式相等的(19)式的第1项在高速旋转状态以及低速旋转状态的任何情况下都存在，因此可以说相当于不取决于旋转状态的增加温度。而且，(19)式的第2项表示因低速旋转状态引起的增加温度。

图20中示出了电机2的温度状态。

图20中的上部示出了电机2的相位，下部示出了电机2的温度。另外，推定最高温度T_est由虚线表示，U相、V相以及W相的绕组的温度即T_u、T_v以及T_w分别由点划线、双点划线以及三点划线表示。

根据该图，在时刻t₀至时刻t₁的期间、以及时刻t₂至时刻t₃的期间，电机2处于低速旋转区域。在时刻t₁至时刻t₂的期间，处于高速旋转区域。在时刻t₃以后，处于高速旋转区域，与时刻t₁至时刻t₂的期间相比，转速更高。

在时刻t₀至时刻t₁的期间，电机2被锁止，主要对U相配线施加有电力，因此U相温度T_u高于V相温度T_v以及W相温度T_w。而且，利用第1运算部431以及第2运算部433，根据(19)式对低速旋转增加温度ΔT_{u_lo}进行计算，因此作为低速旋转增加温度ΔT_{u_lo}的推定最高温度T_est不超过W相温度T_w。

在时刻t₁至时刻t₂的期间，电机2旋转，按顺序对各相绕组施加电力，因此U相温度T_u、V相温度T_v以及W相温度T_w一边振荡一边收敛为相同的值。在时刻t₁，向高速旋转区域跳转，因此开关432的输出切换为零。因此，从第2运算部433输出的第2升高温度ΔT₂收敛为零，因此推定最高温度T_est收敛为基准温度T_base和第1升高温度ΔT₁的和。利用第1运算部431，根据(17)式对高旋转增加温度ΔT_{u_hi}进行计算，因此作为高旋转增加温度ΔT_{u_hi}的推定最高温度T_est不超过各相的绕组的最高温度。

在时刻t₂至时刻t₃的期间，电机2被锁止，主要对W相配线施加电力，因此W相温度T_w高于U相温度T_u以及V相温度T_v。在时刻t₂，向低速旋转区域跳转，因此开关432将输出切换为电力损失P_loss。因此，从第2运算部433输出的第2升高温度ΔT₂变为与电力损失P_loss相应的值，因此推定最高温度T_est随时间而增加。利用第1运算部431以及第2运算部433，根据(19)式对低速旋转增加温度ΔT_{u_lo}进行计算，因此低速旋转增加温度ΔT_{u_lo}的推定最高温度T_est不超过W相温度T_w。

在时刻t₃以后，电机2旋转，其转速比时刻t₂至时刻t₃的期间高。按顺序对各相绕组施加电力，因此U相温度T_u、V相温度T_v以及W相温度T_w收敛为相同的值。在时刻t₃，开关432的输出切换为零，因此从第2运算部433输出的第2升高温度ΔT₂收敛为零。因此，根据(17)式对高旋转增加温度ΔT_{u_hi}进行计算，因此作为高旋转增加温度ΔT_{u_hi}的推定最高温度T_est不超过各相的绕组的最高温度。

此外，图21是本实施方式的绕组温度推定部4的变形例的一部分。加法运算器435将第1运算部431的输出和基准温度T_base相加而计算出第1推定温度T_{est_1}。而且，加法运算器434将第1推定温度T_{est_1}、和利用第2运算部433计算出的因低速旋转状态引起的第2升高温度ΔT₂相加，由此能够求出推定最高温度T_est。

根据第5实施方式的电机2的控制方法，能够获得下面的效果。

根据第5实施方式的电机2的控制方法，如果从高速旋转区域向低速旋转区域跳转，则对于利用第1运算部431计算出的第1推定温度T_{est_1}加上利用第2运算部433计算出的第2升高温度ΔT₂，而预测推定最高温度T_est。第1推定温度T_{est_1}根据向电机2的施加电力而规定，不根据旋转状态而变化。另一方面，第2升高温度ΔT表示相对于因电机2处于低速旋转状态引起的第1推定温度T_{est_1}的升高温度。

这里，作为其他结构，在高速旋转区域和低速旋转区域中分别求出推定温度，在旋转区域进行跳转的情况下，针对各推定温度进行滤波处理并相加，也能够求出跳转时的推定温度。然而，在这样的其他结构中，仅进行一般的滤波处理，无法对跳转状态进行模型化，推定精度会降低。

与此相对，在本实施方式中，能够利用在旋转区域的包含跳转后的跳转期间在内的整个区间中实现了模型化的(19)式而求出推定温度，因此能够提高推定精度。另外，在其他结构中需要进行滤波器的初始化等处理，但在本实施方式中不需要这样的处理，能够通过简单的运算而实现高精度的推定。

根据第5实施方式的电机2的控制方法，在低速旋转区域的情况下，开关432将电力损失P_loss输出至第2运算部433。这是因为，在低速旋转区域中，如(19)式所示，利用相当于第1运算部431的右边第1项和相当于第2运算部433的右边第2项的和对推定最高温度T_est进行计算。另一方面，在高速旋转区域的情况下，开关432将零输出至第2运算部433。这是因为，在高速旋转区域中，不存在利用第2运算部433计算出的因低速旋转区域引起的增加温度的影响。

相当于第2运算部433的右边第2项中存在作为微分分量的“s”，因此在对开关432进行切换之后能够推定切换后的增加温度的变化。这样，在本实施方式中，针对旋转区域的切换后的跳转期间也实施模型化，因此能够以较高的精度对推定最高温度T_est进行计算。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式不过示出了本发明的应用例的一部分而已，其主旨并非将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体结构。另外，可以适当地对上述实施方式进行组合。

Claims (9)

1.一种电机的控制方法，该电机具有多相绕组，其中，

所述电机的控制方法包含如下步骤：

推定步骤，在所述电机处于低速旋转的状态的情况下，根据向所述电机输入的输入电力的大小，对所述多相绕组中的温度最高的相的绕组的最高温度进行推定；以及

限制步骤，基于通过所述推定步骤推定出的所述最高温度，限制所述输入电力。

2.根据权利要求1所述的电机的控制方法，其中，

所述低速旋转的状态包含所述电机锁止的状态。

3.根据权利要求1或2所述的电机的控制方法，其中，

还具有对所述多相绕组中的一部分的温度进行测定的测定步骤，

在所述推定步骤中，在所述电机跳转至所述低速旋转的状态时，将通过所述测定步骤测定出的温度作为初始值而开始所述最高温度的推定。

4.根据权利要求3所述的电机的控制方法，其中，

还具有如下校正步骤，即，从所述电机跳转至并非所述低速旋转的状态时起，规定从通过所述推定步骤推定出的所述最高温度开始随时间收敛为通过所述测定步骤测定出的温度的校正值，利用开始所述推定步骤时的该校正值对所述初始值进行校正。

5.根据权利要求4所述的电机的控制方法，其中，

在所述校正步骤中，所述校正值根据所述电机的散热特性而收敛。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的电机的控制方法，其中，

在所述限制步骤中，在所述电机处于所述低速旋转的状态的情况下，基于通过所述推定步骤推定出的所述最高温度而限制向所述电机施加的施加电力，

在所述电机未处于所述低速旋转的状态的情况下，基于通过所述测定步骤测定出的温度而限制向所述电机施加的施加电力。

7.根据权利要求1或2所述的电机的控制方法，其中，

所述推定步骤具有如下步骤：

第1推定步骤，根据所述输入电力，对不依赖于所述电机的旋转状态的第1推定温度进行推定；

第2推定步骤，对相对于所述第1推定温度的因所述电机处于所述低速旋转的状态而引起的增加温度进行推定；以及

加法运算步骤，对所述第1推定温度和所述增加温度进行加法运算，将加法运算结果作为所述最高温度。

8.根据权利要求7所述的电机的控制方法，其中，

在所述第2推定步骤中，在所述电机跳转至所述低速旋转的状态时，针对所述增加温度开始进行与所述输入电力相应的推定，

在所述电机跳转至并非所述低速旋转的状态时，针对所述增加温度开始进行与零的输入相应的推定。

9.一种电机的控制装置，该电机具有多相绕组，其中，

所述电机的控制装置具有：

推定部，其在所述电机处于低速旋转的状态的情况下，根据向所述电机输入的输入电力的大小，对所述多相绕组中的、温度最高的相的绕组的最高温度进行推定；以及

限制部，其基于由所述推定部推定出的所述最高温度，限制向所述电机输入的输入电力。