CN111510049A - 温度推定装置及温度推定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种温度推定装置及温度推定方法，在电动机和逆变器中的一方或双方设有制冷剂回路的情况下，即使制冷剂温度变化，也能高精度地推定未安装有温度传感器的电流路径的部位的温度。其中，利用制冷剂温度传感器(511)检测制冷剂温度(Tw)，利用安装于电流路径的至少一个部位的电流路径温度传感器(512)来检测测定路径温度，并基于制冷剂温度的检测值和测定路径温度的检测值来推定未安装有温度传感器的电流路径的部位的温度。
Description
技术领域
本申请涉及温度推定装置及温度推定方法。
背景技术
电动机的转矩根据从逆变器接通到电动机的电流而变化。在为了得到较大转矩而接通大电流的情况下，需要防止因电流路径的发热而导致的损伤。因此，采用如下方法：对电动机和逆变器设置温度传感器，并限制电流的供给，以使得温度不过度上升。然而，有时因空间的限制等而导致无法在存在温度上升问题的发热部位配置温度传感器。专利文献1中公开了根据所接通的电流值来推定温度的方式，专利文献2中公开了预先准备温度上升相对于电流值的分布来推定温度的方式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭58-95960号公报
专利文献2：日本专利第6231523号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在电动机和逆变器设有制冷剂回路的情况下，即使电流值相同，发热部位的温度也根据制冷剂温度而变化。由此，如专利文献1和专利文献2那样，在基于电流值来推定温度的方法中，存在推定误差较大的问题。
因此，希望得到一种温度推定装置及温度推定方法，在电动机和逆变器中的一方或双方设有制冷剂回路的情况下，即使制冷剂温度变化，也能高精度地推定未安装有温度传感器的电流路径的部位的温度。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请所涉及的温度推定装置包括：制冷剂温度检测部，该制冷剂温度检测部基于设置于电动机和逆变器中的一方或双方的制冷剂回路中所安装的制冷剂温度传感器的输出信号，来检测制冷剂温度；
电流路径温度检测部，该电流路径温度检测部基于流过所述电动机和所述逆变器的电流的电流路径中的至少一个部位所安装的电流路径温度传感器的输出信号，来检测安装有所述电流路径温度传感器的部位的温度即测定路径温度；以及
电流路径温度推定部，该电流路径温度推定部基于所述制冷剂温度的检测值及所述测定路径温度的检测值，来推定未安装有所述电流路径温度传感器的所述电流路径的部位的温度即非测定路径温度。
本申请所涉及的温度推定方法包括如下步骤：制冷剂温度检测步骤，该制冷剂温度检测步骤中，基于设置于电动机和逆变器中的一方或双方的制冷剂回路中所安装的制冷剂温度传感器的输出信号，来检测制冷剂温度；
电流路径温度检测步骤，该电流路径温度检测步骤中，基于流过所述电动机和所述逆变器的电流的电流路径中的至少一个部位所安装的电流路径温度传感器的输出信号，来检测安装有所述电流路径温度传感器的部位的温度即测定路径温度；以及
电流路径温度推定步骤，该电流路径温度推定步骤中，基于所述制冷剂温度的检测值及所述测定路径温度的检测值，来推定未安装有所述电流路径温度传感器的所述电流路径的部位的温度即非测定路径温度。
发明效果
根据本申请所涉及的温度推定装置和温度推定方法，能利用制冷剂温度传感器检测制冷剂温度，利用安装于电流路径的电流路径温度传感器检测测定路径温度，并基于制冷剂温度的检测值和测定路径温度的检测值，来推定未安装有电流路径温度传感器的电流路径的部位的非测定路径温度。由于使用了制冷剂温度的检测值，因此能将因制冷剂温度的变化而引起的推定部位的温度变化考虑在内。根据从逆变器接通至电动机的电流值的增减，电流路径的各部位的发热量成比例地增减。由于使用了电流路径的温度的检测值，因此，能将因测定路径的温度变化而引起的推定部位的温度变化考虑在内。由此，能将制冷剂温度的变化、安装有温度传感器的电流路径的温度变化考虑在内，来高精度地推定未安装有温度传感器的电流路径的部位的温度。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的逆变器和电动机的简要结构图。
图2是实施方式1所涉及的在轴向上进行观察而得到的定子的示意图。
图3是实施方式1所涉及的逆变器、电动机和温度推定装置的简要结构图。
图4是实施方式1所涉及的温度推定装置的简要框图。
图5是实施方式1所涉及的温度推定装置的硬件结构图。
图6是对实施方式1所涉及的电流路径进行说明的示意图。
图7是实施方式1所涉及的电动机的单剖面示意图。
图8是实施方式1所涉及的电动机的热回路模型。
图9是示出实施方式1所涉及的温度差比率的设定所涉及的实验结果的图。
图10是示出实施方式1所涉及的温度推定值的动作的时序图。
图11是说明实施方式1所涉及的温度推定装置的处理(温度推定方法)的流程图。
图12是实施方式2所涉及的逆变器、电动机和温度推定装置的简要结构图。
图13是实施方式3所涉及的制冷剂回路的示意图。
图14是实施方式3所涉及的制冷剂回路的示意图。
图15是实施方式3所涉及的逆变器、电动机和温度推定装置的简要结构图。
图16是实施方式4所涉及的逆变器的示意图。
图17是实施方式4所涉及的逆变器的热回路模型。
图18是实施方式4所涉及的逆变器、电动机和温度推定装置的简要结构图。
具体实施方式
1.实施方式1
关于实施方式1所涉及的温度推定装置50和温度推定方法，参照附图进行说明。图1是本实施方式所涉及的逆变器200及电动机300的简要结构图。图1所示的电动机300是以通过转子400的转轴轴心C的平面切断后得到的简要剖视图。
1-1.电动机300
电动机300具有圆筒状的定子320、以及配置在圆筒状的定子320的径向内侧的转子400。电动机300具有电动机和发电机中的一方或双方的功能。图2是在轴向上进行观察而得到的定子320的示意图。此外，图2中，省略了绝缘材料324等的图示。定子320具有圆筒状的定子芯体323、在周向上分散卷绕于定子芯体323的多个线圈321、以及将逆变器200所提供的电流分配给多个线圈321且在周向上延伸的板状的接线板322。
此外，在本申请中，轴向、周向和径向是以转子400的转轴轴心C为基准的方向。
本实施方式中，电动机300设为三相交流电动机，多个U相线圈321u、多个V相线圈321v、多个W相线圈321w在周向上分散卷绕于定子320。
为了向三相的线圈321分别分配各相的电流，设有U相的接线板322u、V相的接线板322v和W相的接线板322w。即，为了向在周向上分散的多个U相线圈321u分配U相电流而设有在周向上延伸的板状的U相接线板322u，为了向在周向上分散的多个V相线圈321v分配V相电流而设有在周向上延伸的板状的V相接线板322v，为了向在周向上分散的多个W相线圈321w分配W相电流而设有在周向上延伸的板状的W相接线板322w。
接线板322配置在定子芯体323的轴向的一侧(参照图1)。各线圈321在卷绕有各线圈321的周向的位置与对应相的接线板322相连接。三相的接线板322排列在径向上来进行配置。三相的接线板322分别在周向的1个部位与连接至逆变器200侧的连接导体205相连接。
本实施方式中，定子320设为集中卷绕，定子芯体323的多个齿分别卷绕有各相的线圈321。然后，卷绕于各齿的线圈321分别与对应相的接线板322相连接。另外，图2的结构为一个示例，可以对线圈数、齿数、接线板322的形状等进行变更。
定子芯体323通过在轴向上层叠圆环形状的电磁钢板来形成。定子芯体323具有在周向上分散设置的多个齿。各线圈经由树脂等绝缘材料324(线管)卷绕于各齿，并经由绝缘材料324以可导热的方式连接至定子芯体323。此外，接线板322由绝缘材料324(支架)所保持，并经由绝缘材料324以可导热的方式连接至定子芯体323。
转子400具有转子芯体402和转轴401。本实施方式中，转子芯体402设有永磁体403，电动机300设为永磁体型同步电动机。另外，电动机300可以采用转子芯体402设有框型的导体的感应电动机，也可以采用转子芯体402设有励磁绕组的绕组励磁型同步电动机。转子的转轴401在轴向的两侧经由轴承2可旋转地由非旋转构件(本示例中，电动机壳体310)所支承。
电动机300具备收纳定子320和转子400的电动机壳体310。本实施方式中，电动机壳体310具有在轴向的一侧开口的有底筒状的壳体主体部311、以及覆盖壳体主体部311的轴向的一侧的开口的圆板状的盖部312。壳体主体部311的周壁的内侧固定有定子320(定子芯体323)。在壳体主体部311的底壁和盖部312的转轴轴心C附近设有供转轴401贯通的贯通孔，各贯通孔的内侧固定有轴承2。
电动机300具备对电动机300进行冷却的电动机制冷剂回路313。制冷剂4被提供给电动机制冷剂回路313。本实施方式中，电动机制冷剂回路313至少对定子芯体323进行冷却。电动机制冷剂回路313设置在定子芯体323的径向外侧。电动机制冷剂回路313设为覆盖电动机壳体310(壳体主体部311)的周壁的径向外侧且形成为筒状的水套。另外，电动机制冷剂回路313可以与周壁一体形成。水作为制冷剂4在电动机制冷剂回路313中流动。制冷剂的循环回路中设有对制冷剂4进行冷却的散热器，制冷剂4通过泵在电动机制冷剂回路313与散热器之间循环。另外，如后述的实施方式3那样，制冷剂回路也可以设置于逆变器200，并构成为使共通的制冷剂4在电动机制冷剂回路313与逆变器侧的制冷剂回路中循环。
1-2.逆变器200
逆变器200具备将电源100所提供的直流电转换成交流电并提供给电动机300的功率转换电路。逆变器200具备多个开关元件。对于开关元件，使用MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等。各开关元件的栅极端子与逆变器控制装置(本示例中，温度推定装置50)相连接，并根据从逆变器控制装置输出的驱动信号来导通或截止。
本实施方式中，逆变器200采用半桥电路，该半桥电路中，与三相各相的绕组相对应地设有3组将连接至直流电源的正极侧的正极侧的开关元件、连接至直流电源的负极侧的负极侧的开关元件相串联连接而得到的串联电路。各串联电路中的2个开关元件的连接点与对应相的绕组相连接。
逆变器200具备3个用于将各串联电路中的2个开关元件的连接点连接至逆变器200的外部的外部连接端子201。3个外部连接端子201分别经由连接导体205与对应相的接线板322相连接。连接导体205采用引线、汇流条等。或者，各串联电路的连接点可以通过连接导体直接连接至接线板322。
电源100可以是交流电源而非直流电源。该情况下，逆变器200可以具有将交流电暂时转换为直流电的转换器。此外，电动机300和逆变器200也可以一体构成，而非分开构成。
1-3.温度传感器
如图3所示，制冷剂温度传感器511安装于电动机制冷剂回路313。制冷剂温度传感器511的输出信号被输入至温度推定装置50。
电流路径温度传感器512安装在流过电动机300和逆变器200的电流的电流路径900中的至少一个部位。本实施方式中，电流路径温度传感器512安装于线圈321。电流路径温度传感器512的输出信号被输入至温度推定装置50。图3的示例中，电流路径温度传感器512安装在线圈321的轴向另一侧的端部，但只要与线圈321相接，则可以设置在任意位置。
1-4.温度推定装置50
本实施方式中，温度推定装置50与控制逆变器200的逆变器控制装置一体化。温度推定装置50如图4所示，包括：制冷剂温度检测部51、电流路径温度检测部52、电流路径温度推定部53、温度保护控制部54及逆变器控制部55等处理部。温度推定装置50的各功能由温度推定装置50所具备的处理电路来实现。具体而言，温度推定装置50如图5所示，作为处理电路，包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等运算处理装置90(计算机)、与运算处理装置90进行数据交换的存储装置91、向运算处理装置90输入外部的信号的输入电路92、以及从运算处理装置90向外部输出信号的输出电路93等。
作为运算处理装置90，可以设置ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、IC(Integrated Circuit：集成电路)、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、各种逻辑电路和各种信号处理电路等。另外，作为运算处理装置90，也可以设置多个同种或不同种的运算处理装置来分担执行各处理。作为存储装置91，具备构成为能从运算处理装置90读取数据及写入数据的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、以及构成为能从运算处理装置90读取数据的ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。
输入电路92与制冷剂温度传感器511、电流路径温度传感器512等各种传感器以及开关相连接，并具备将这些传感器和开关的输出信号输入至运算处理装置90的A/D转换器等。输出电路93与对逆变器200的开关元件进行导通截止驱动的栅极驱动电路等电负载相连接，并包括将控制信号从运算处理装置90输出至这些电负载的驱动电路等。
而且，温度推定装置50所具备的各处理部51～55等的各功能是通过由运算处理装置90执行存储于ROM等存储装置91的软件(程序)，并与存储装置91、输入电路92及输出电路93等温度推定装置50的其它硬件协作来实现的。另外，将各处理部51～55等所使用的设定数据作为软件(程序)的一部分存储于ROM等存储装置91。以下，对温度推定装置50的各功能进行详细说明。
1-4-1.温度推定的原理
图6中，示出流过电动机300和逆变器200的电流的电流路径900。在电动机300起到作为电动机的功能的情况下，电源100的电力经由逆变器200被提供给电动机300。在电动机300起到作为发电机的功能的情况下，电动机300所发出的电力经由逆变器200被提供给电源100。
在起到作为电动机或发电机的功能的情况下，三相的交流电流也在由逆变器200(桥式电路)、外部连接端子201、连接导体205、接线板322和线圈321等构成的电流路径900中流过。在外部连接端子201、连接导体205、接线板322和线圈321中流过的交流电流彼此按比例关系增减。由此，外部连接端子201的发热量Q1、接线板322的发热量Q2、线圈321的发热量Q3彼此按比例关系增减。
图7示出电动机300的单剖面示意图，图8示出其热回路模型。这里，Tr是接线板322的温度，Ti是定子芯体323的温度，Tc是线圈321的温度，Tw是电动机制冷剂313的制冷剂温度。R2是从接线板322到定子芯体323为止的热阻，R3是从线圈321到定子芯体323为止的热阻，R4是从定子芯体323到电动机制冷剂回路313为止的热阻。
图8的热回路模型中，接线板322与定子芯体323经由热阻R2相连接，线圈321与定子芯体323经由热阻R3相连接，定子芯体323与电动机制冷剂回路313经由热阻R4相连接。接线板322的发热量Q2经由热阻R2被传递至定子芯体323，线圈321的发热量Q3经由热阻R3被传递至定子芯体323，传递至定子芯体323的发热量Q2+Q3经由热阻R4被传递至电动机制冷剂回路313。根据图8的热回路模型导出以下2式。
Tr－Tw＝R2×Q2+R4×(Q2+Q3)···(1)
Tc－Tw＝R3×Q3+R4×(Q2+Q3)···(2)
由于成比例关系，因此接线板322的发热量Q2与线圈321的发热量Q3使用发热量的比例常数α，用下式来表示。
Q3＝α×Q2…(3)
根据式(1)～式(3)，导出以下2式。
Tr-Tw＝β×(Tc-Tw)…(4)
β＝{R2+R4×(1+α)}/{α×R3+R4×(1+α)}…(5)
这里，β是接线板温度Tr和制冷剂温度Tw的温度差(Tr-Tw)、与线圈温度Tc和制冷剂温度Tw的温度差(Tc-Tw)的比率(以下，称为温度差比率β)。可知温度差比率β是根据式(5)、由各热阻R2、R3、R4以及发热量的比例常数α所决定的常数。由此，若确定了温度差比率β，则能通过测量接线板温度Tr、制冷度温度Tw及线圈温度Tc中的任意2个的温度来推定剩下的1个的温度。
温度差比率β能通过实验预先决定。图9中，示出多个条件下测定出的实验值的示例。图9的横轴表示线圈温度Tc与制冷剂温度Tw的温度差(Tc-Tw)，图9的纵轴表示接线板温度Tr与制冷剂温度Tw的温度差(Tr-Tw)。由实测值可知，在温度差(Tc-Tw)与温度差(Tr-Tw)之间能以比例关系进行近似，该斜率成为温度差比率β，能预先设定。
本实施方式中，电动机制冷剂回路313的体积较大，因此易于安装温度传感器。由此，考虑对电动机制冷剂回路313安装温度传感器，并且对线圈321和接线板322中的一方安装温度传感器，推定另一方的温度。本实施方式中，如图3所示，电动机制冷剂回路313和线圈321安装有温度传感器511、512，并推定接线板温度Tr。
关于接线板温度Tr，若对式(4)进行整理，则得到下式。
Tr＝β×Tc+(1-β)×Tw…(6)
1-4-2.温度推定
因此，温度推定装置50的各处理部51～53构成为以下那样。制冷剂温度检测部51基于制冷剂温度传感器511的输出信号来检测制冷剂温度Tw。电流路径温度检测部52基于电流路径温度传感器512的输出信号来检测安装有电流路径温度传感器512的部位即线圈321的线圈温度Tc。另外，线圈温度Tc在本实施方式中相当于测定路径温度。
然后，电流路径温度推定部53基于制冷剂温度Tw的检测值和线圈温度Tc的检测值，来推定未安装有电流路径温度传感器512的电流路径900的部位即接线板322的接线板温度Tr。另外，接线板温度Tr在本实施方式中相当于非测定路径温度。
本实施方式中，电流路径温度推定部53使用式(4)所示的、接线板温度Tr和制冷剂温度Tw的温度差(Tr-Tw)、与线圈温度Tc和制冷剂温度Tw的温度差(Tc-Tw)之间的预先设定的温度差比率β，来推定接线板温度Tr。温度差比率β可以如上述那样通过实验预先设定，也可以使用式(5)那样的逻辑式来预先设定。
本实施方式中，电流路径温度推定部53使用式(6)来推定接线板温度Tr。另外，接线板温度Tr的推定值相当于本申请中的非测定路径温度的推定值Te，线圈温度Tc的检测值相当于本申请中的测定路径温度的检测值Td，β相当于本申请中的比率A。
另外，电流路径温度推定部53也可以构成为使用预定设定了制冷剂温度Tw的检测值、线圈温度Tc的检测值及接线板温度Tr之间的关系的式(6)以外的函数，来推定接线板温度Tr。
图10中，示出接线板温度Tr的推定值的动作。横轴是时间，纵轴是温度。在流过电流路径900的电流增加之后，线圈温度Tc的检测值和接线板温度Tr的检测值(实际值)增加。接线板温度Tr的推定值也增加，接线板温度Tr的推定值在稳定状态下与接线板温度Tr的检测值相一致，得到了良好的推定精度。
1-4-3.温度保护控制
温度保护控制部54在接线板温度Tr的推定值超过了预先设定的判定值的情况下，使流过电动机300和逆变器200的电流下降。本实施方式中，温度保护控制部54在接线板温度Tr的推定值超过了判定值的情况下，对逆变器控制部55输出电流下降的指令信号。
1-4-4.逆变器控制
逆变器控制部55对逆变器200的开关元件进行导通截止控制，以控制流过电动机300的电流。逆变器200使用公知的电流矢量控制计算施加于电动机300的三相绕组的三相各相的交流电压指令，并基于三相各相的交流电压指令来对各相的开关元件进行导通截止控制，以使得流过三相各相的绕组的电流检测值接近电流指令。在从温度保护控制部54传达来电流下降的指令信号的情况下，逆变器控制部55使电流指令从通常控制时的电流指令起下降。
1-4-5.流程图
基于图11所示的流程图，对温度推定装置50的概要处理的步骤(温度推定方法)进行说明。图11的流程图的处理通过运算处理装置90执行存储在存储装置91中的软件(程序)，从而例如每隔规定的运算周期反复执行。
步骤S01中，制冷剂温度检测部51如上述那样，执行如下制冷剂温度检测处理(制冷剂温度检测步骤)：基于制冷剂温度传感器511的输出信号来检测制冷剂温度Tw。步骤S02中，电流路径温度检测部52如上述那样，执行如下电流路径温度检测处理(电流路径温度检测步骤)：基于电流路径温度传感器512的输出信号来检测安装有电流路径温度传感器512的部位即线圈321的线圈温度Tc。
步骤S03中，电流路径温度推定部53如上述那样，执行如下电流路径温度推定处理(电流路径温度推定步骤)：基于制冷剂温度Tw的检测值和线圈温度Tc的检测值，来推定未安装有电流路径温度传感器512的电流路径900的部位即接线板322的接线板温度Tr。
本实施方式中，电流路径温度推定部53使用式(4)所示的温度差比率β来推定接线板温度Tr。此外，电流路径温度推定部53使用式(6)来推定接线板温度Tr。
步骤S04中，温度保护控制部54如上述那样，执行如下温度保护控制处理(温度保护控制步骤)：在接线板温度Tr的推定值超过了预先设定的判定值的情况下，使流过电动机300和逆变器200的电流下降。
步骤S05中，逆变器控制部55如上述那样，执行如下逆变器控制处理(逆变器控制步骤)：对逆变器200的开关元件进行导通截止控制，以控制流过电动机300的电流。在从温度保护控制部54传达来电流下降的指令信号的情况下，逆变器控制部55使电流从通常控制时的电流起下降。
2.实施方式2
接着，关于实施方式2所涉及的温度推定装置50和温度推定方法，参照附图进行说明。对与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式中，如图12所示，与实施方式1不同的点在于：电流路径温度传感器512未安装于线圈321，而是安装于接线板322，并推定线圈温度Tc。与实施方式1同样地，制冷剂温度传感器511安装于电动机制冷剂回路313。
制冷剂温度检测部51基于制冷剂温度传感器511的输出信号来检测制冷剂温度Tw。电流路径温度检测部52基于电流路径温度传感器512的输出信号来检测安装有电流路径温度传感器512的部位即接线板322的接线板温度Tr。
然后，电流路径温度推定部53基于制冷剂温度Tw的检测值和接线板温度Tr的检测值，来推定未安装有电流路径温度传感器512的电流路径900的部位即线圈321的线圈温度Tc。
与实施方式1同样地，电流路径温度推定部53使用式(4)所示的、接线板温度Tr和制冷剂温度Tw的温度差(Tr-Tw)、与线圈温度Tc和制冷剂温度Tw的温度差(Tc-Tw)之间的预先设定的温度差比率β，来推定线圈温度Tc。
本实施方式中，电流路径温度推定部53构成为使用式(7)来推定线圈温度Tc。关于线圈温度Tc，若对式(4)进行整理则可得到式(7)。另外，线圈温度Tc的推定值相当于本申请中的非测定路径温度的推定值Te，接线板温度Tr的检测值相当于本申请中的测定路径温度的检测值Td，1/β相当于本申请中的比率A。
Tc＝1/β×Tr+(1-1/β)×Tw…(7)
3.实施方式3
接着，关于实施方式3所涉及的温度推定装置50和温度推定方法，参照附图进行说明。对与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。
与实施方式1不同，本实施方式中，如图13和图14的示例所示，制冷剂回路设置于电动机300和逆变器200双方，共通的制冷剂4在电动机侧的制冷剂回路(以下，称为电动机制冷剂回路313)与逆变器侧的制冷剂回路(以下，称为逆变器制冷剂回路213)中循环。
图13的示例中，电动机制冷剂回路313与逆变器制冷剂回路213串联连接，利用泵700使制冷剂4循环。制冷剂的循环回路设有散热器800，以冷却制冷剂4。图14的示例中，电动机制冷剂回路313与逆变器制冷剂回路213并联连接，利用泵700使制冷剂4循环。制冷剂的循环回路设有散热器800，以冷却制冷剂4。
电动机制冷剂回路313内的制冷剂4、与逆变器制冷剂回路213内的制冷剂4几乎为相同温度，因此，与实施方式1不同，如图15所示，制冷剂温度传感器511安装于逆变器制冷剂回路213。与实施方式1同样地，电流路径温度传感器512安装于线圈321。
制冷剂温度检测部51基于制冷剂温度传感器511的输出信号来检测逆变器制冷剂回路213的制冷剂温度Tw。电流路径温度检测部52基于电流路径温度传感器512的输出信号来检测接线板温度Tr。
逆变器制冷剂回路213的制冷剂温度与电动机制冷剂回路313的制冷剂温度相等，因此，电流路径温度推定部53利用与实施方式1同样的方法来推定接线板温度Tr。即，电流路径温度推定部53基于逆变器制冷剂回路213的制冷剂温度Tw的检测值以及线圈温度Tc的检测值，来推定接线板温度Tr。
此外，与实施方式1同样地，电流路径温度推定部53使用式(4)所示的、接线板温度Tr和制冷剂温度Tw的温度差(Tr-Tw)、与线圈温度Tc和制冷剂温度Tw的温度差(Tc-Tw)之间的预先设定的温度差比率β，来推定接线板温度Tr。此外，电流路径温度推定部53使用式(6)来推定接线板温度Tr。
或者，与实施方式2同样地，电流路径温度传感器512可以安装于线圈321。该情况下，与实施方式2同样地，电流路径温度推定部53基于逆变器制冷剂回路213的制冷剂温度Tw的检测值以及接线板温度Tr的检测值来推定线圈温度Tc即可。此外，电流路径温度推定部53使用式(4)所示的温度差比率β来推定线圈温度Tc。此外，电流路径温度推定部53使用式(7)来推定线圈温度Tc。
4.实施方式4
接着，关于实施方式4所涉及的温度推定装置50和温度推定方法，参照附图进行说明。对与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式中，与实施方式3同样地，也设有电动机制冷剂回路313与逆变器制冷剂回路213，共通的制冷剂4在电动机制冷剂回路313与逆变器制冷剂回路213中循环。
与实施方式1不同，作为未安装有电流路径温度传感器的电流路径的部位，电流路径温度推定部53推定逆变器侧的电流路径的部位的温度即逆变器侧的非测定路径温度。以下说明的示例中，作为逆变器侧的非测定路径温度，电流路径温度推定部53推定逆变器的外部连接端子201的温度Ta。
图16示出电动机200的示意图，图17示出其热回路模型。电动机侧的热回路模型与实施方式1中使用图8进行了说明的模型相同，因此省略说明。
在图16和图17中，Ta是逆变器的外部连接端子201的温度，Tw是逆变器制冷剂回路213的制冷剂温度，R1是从外部连接端子201到逆变器制冷剂回路213为止的热阻。
图17的热回路模型中，逆变器的外部连接端子201与逆变器制冷剂回路213经由热阻R1相连接。外部连接端子201的发热量Q1经由热阻R1传递至逆变器制冷剂回路213。从图16的热回路模型导出下式。这里，假设逆变器制冷剂回路213的制冷剂温度、与电动机制冷剂回路313的制冷剂温度为相同温度，用相同的Tw来表示。
Ta-Tw＝R1×Q1…(8)
由于成比例关系，因此外部连接端子201的发热量Q1与接线板322的发热量Q2使用发热量的比例常数γ，用下式来表示。
Q2＝γ×Q1…(9)
从逆变器侧的式(8)和式(9)、以及电动机侧的式(1)和式(3)导出以下2式。
Ta-Tw＝ω×(Tr-Tw)…(10)
ω＝(γ×R1)/{R2+R4×(1+α)}…(11)
这里，ω是外部连接端子温度Ta和制冷剂温度Tw的温度差(Ta-Tw)、与接线板温度Tr和制冷剂温度Tw的温度差(Tc-Tw)的比率(以下，称为温度差比率ω)。可知温度差比率ω是根据式(11)、由各热阻R1、R2、R4以及发热量的比例常数α、γ所决定的常数。由此，若确定了温度差比率ω，则能通过测量外部连接端子温度Ta、接线板温度Tr及制冷度温度Tw中的任意2个的温度来推定剩下的1个的温度。与实施方式1的温度差比率β同样地，温度差比率ω可以通过实验预先决定。
逆变器制冷剂回路213和电动机制冷剂回路313的体积较大，因此易于安装温度传感器。由此，考虑对逆变器制冷剂回路213或电动机制冷剂回路313安装温度传感器，并且对外部连接端子201和接线板322中的一方安装温度传感器，推定另一方的温度。本实施方式中，如图18所示，逆变器制冷剂回路213安装有制冷剂温度传感器511，接线板322安装有电流路径温度传感器512，并推定外部连接端子温度Ta。
关于外部连接端子温度Ta，若对式(10)进行整理，则得到下式。
Ta＝ω×Tr+(1-ω)×Tw…(12)
制冷剂温度检测部51基于制冷剂温度传感器511的输出信号来检测制冷剂温度Tw。电流路径温度检测部52基于电流路径温度传感器512的输出信号来检测安装有电流路径温度传感器512的部位即接线板322的接线板温度Tr。另外，接线板温度Tr在本实施方式中相当于测定路径温度。
然后，电流路径温度推定部53基于制冷剂温度Tw的检测值和接线板温度Tr的检测值，来推定未安装有电流路径温度传感器512的电流路径900的部位即逆变器的外部连接端子201的外部连接端子温度Ta。另外，外部连接端子温度Ta在本实施方式中相当于非测定路径温度。
本实施方式中，电流路径温度推定部53使用式(10)所示的、外部连接端子温度Ta和制冷剂温度Tw的温度差(Ta-Tw)、与接线板温度Tr和制冷剂温度Tw的温度差(Tr-Tw)之间的预先设定的温度差比率ω，来推定外部连接端子温度Ta。温度差比率ω可以如上述那样通过实验预先设定，也可以使用式(11)那样的逻辑式来预先设定。
本实施方式中，电流路径温度推定部53构成为使用式(12)来推定外部连接端子温度Ta。另外，外部连接端子温度Ta的推定值相当于本申请中的非测定路径温度的推定值Te，接线板温度Tr的检测值相当于本申请中的测定路径温度的检测值Td，ω相当于本申请中的比率A。
温度保护控制部54在外部连接端子温度Ta的推定值超过了预先设定的判定值的情况下，使流过电动机300和逆变器200的电流下降。
或者，电流路径温度传感器512可以安装于线圈321。式(10)通过使用电动机侧的式(1)来导出，然而，若使用式(2)来代替式(1)，则可导出以下3式。
Ta-Tw＝ε×(Tc-Tw)…(13)
ε＝(γ×R1)/{R3+R4×(1+α)}…(14)
Ta＝ε×Tc+(1-ε)×Tw…(15)
于是，在该情况下，电流路径温度推定部53可以基于制冷剂温度Tw的检测值和线圈温度Tc的检测值，来推定未安装有电流路径温度传感器512的电流路径900的部位即逆变器的外部连接端子201的外部连接端子温度Ta。此外，电流路径温度推定部53也可以使用式(13)所示的、外部连接端子温度Ta和制冷剂温度Tw的温度差(Ta-Tw)、与线圈温度Tr和制冷剂温度Tw的温度差(Tc-Tw)之间的预先设定的温度差比率ε，来推定外部连接端子温度Ta。此外，电流路径温度推定部53也可以使用式(15)来推定外部连接端子温度Ta。
或者，电流路径温度传感器512可以安装于逆变器的外部连接端子201。该情况下，可以使用对式(12)和式(15)进行变形后得到的以下2式中的任一方，并基于外部连接端子温度Ta的检测值和制冷剂温度Tw的检测值，来推定接线板温度Tr与线圈温度Tc中的一方或双方。
Tr＝1/ω×Ta+(1-1/ω)×Tw…(16)
Tc＝1/ε×Ta+(1-1/ε)×Tw…(17)
[其它实施方式]
(1)在上述各实施方式中，以制冷剂4为水的情况为例进行了说明。然而，制冷剂4只要是流体即可，例如也可以是油、空气。此外，以电动机制冷剂回路313采用形成为覆盖电动机壳体310的周壁的径向外侧的筒状的水套的情况为例进行了说明。然而，电动机制冷剂回路313也可以采用如下结构：作为制冷剂4的油在电动机壳体310内流动，且油直接接触定子320。
(2)在上述各实施方式中，以温度推定装置50具备逆变器控制部55的情况为例进行了说明。然而，逆变器控制部55也可以设置在与温度推定装置50分开的控制装置中。
本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例，但是1个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式，也可以单独适用于实施方式，或者进行各种组合来适用于实施方式。因此，可在本申请所公开的技术区域内设想未举例示出的无数变形例。例如，设为也包含对至少1个结构要素进行变形、追加或者省略的情况、以及提取至少1个结构要素并与其它实施方式的结构要素进行组合的情况。
Claims (9)
1.一种温度推定装置，其特征在于，包括：
制冷剂温度检测部，该制冷剂温度检测部基于设置于电动机和逆变器中的一方或双方的制冷剂回路中所安装的制冷剂温度传感器的输出信号，来检测制冷剂温度；
电流路径温度检测部，该电流路径温度检测部基于流过所述电动机和所述逆变器的电流的电流路径中的至少一个部位所安装的电流路径温度传感器的输出信号，来检测安装有所述电流路径温度传感器的部位的温度即测定路径温度；以及
电流路径温度推定部，该电流路径温度推定部基于所述制冷剂温度的检测值及所述测定路径温度的检测值，来推定未安装有所述电流路径温度传感器的所述电流路径的部位的温度即非测定路径温度。
2.如权利要求1所述的温度推定装置，其特征在于，
所述电流路径温度推定部使用所述非测定路径温度和所述制冷剂温度之间的温度差、与所述测定路径温度和所述制冷剂温度之间的温度差的预先设定的比率，来推定所述非测定路径温度。
3.如权利要求1或2所述的温度推定装置，其特征在于，
所述电流路径温度推定部将所述非测定路径温度的推定值设为Te，将所述制冷剂温度的检测值设为Tw，将所述测定路径温度的检测值设为Td，将预先设定的比率设为A，并使用
Te＝A×Td+(1-A)×Tw
这一计算式，来推定所述非测定路径温度。
4.如权利要求1至3的任一项所述的温度推定装置，其特征在于，
还具备温度保护控制部，该温度保护控制部在所述非测定路径温度的推定值超过了预先设定的判定值的情况下，使流过所述电动机和所述逆变器的电流下降。
5.如权利要求1至4的任一项所述的温度推定装置，其特征在于，
所述电动机具有在周向上分散卷绕于定子芯体的多个线圈、将所述逆变器所提供的电流分配给多个所述线圈且在周向上延伸的板状的接线板、以及至少对所述定子芯体进行冷却的电动机制冷剂回路，
所述电流路径温度传感器安装于所述线圈，
所述制冷剂温度传感器安装于所述电动机制冷剂回路，
所述制冷剂温度检测部基于所述制冷剂温度传感器的输出信号，来检测所述电动机制冷剂回路的制冷剂温度，
所述电流路径温度检测部基于所述电流路径温度传感器的输出信号，来检测作为所述测定路径温度的线圈温度，
所述电流路径温度推定部基于所述制冷剂温度的检测值和所述线圈温度的检测值，来推定作为所述非测定路径温度的所述接线板的温度。
6.如权利要求1至4的任一项所述的温度推定装置，其特征在于，
所述电动机具有在周向上分散卷绕于定子芯体的多个线圈、将所述逆变器所提供的电流分配给多个所述线圈且在周向上延伸的板状的接线板、以及至少对所述定子芯体进行冷却的电动机制冷剂回路，
所述电流路径温度传感器安装于所述接线板，
所述制冷剂温度传感器安装于所述电动机制冷剂回路，
所述制冷剂温度检测部基于所述制冷剂温度传感器的输出信号，来检测所述电动机制冷剂回路的制冷剂温度，
所述电流路径温度检测部基于所述电流路径温度传感器的输出信号，来检测作为所述测定路径温度的接线板温度，
所述电流路径温度推定部基于所述制冷剂温度的检测值和所述接线板温度的检测值，来推定作为所述非测定路径温度的线圈温度。
7.如权利要求1至4的任一项所述的温度推定装置，其特征在于，
所述制冷剂回路设置于所述电动机和所述逆变器双方，共通的制冷剂在所述电动机侧的制冷剂回路和所述逆变器侧的制冷剂回路中循环，
所述电流路径温度传感器安装于所述电动机侧的所述电流路径的至少一个部位，
所述制冷剂温度传感器安装于所述逆变器侧的制冷剂回路或所述电动机侧的制冷剂回路，
所述制冷剂温度检测部基于所述制冷剂温度传感器的输出信号，来检测制冷剂回路的制冷剂温度，
所述电流路径温度检测部基于所述电流路径温度传感器的输出信号，来检测安装有所述电流路径温度传感器的部位的温度即所述电动机侧的测定路径温度，
所述电流路径温度推定部基于所述制冷剂温度的检测值和所述电动机侧的测定路径温度的检测值，来推定未安装有所述电流路径温度传感器的所述电动机侧的所述电流路径的部位的温度即所述电动机侧的非测定路径温度。
8.如权利要求1至4的任一项所述的温度推定装置，其特征在于，
所述制冷剂回路设置于所述电动机和所述逆变器双方，共通的制冷剂在所述电动机侧的制冷剂回路和所述逆变器侧的制冷剂回路中循环，
所述电流路径温度传感器安装于所述电动机侧的所述电流路径的至少一个部位，
所述制冷剂温度传感器安装于所述逆变器侧的制冷剂回路或所述电动机侧的制冷剂回路，
所述制冷剂温度检测部基于所述制冷剂温度传感器的输出信号，来检测制冷剂回路的制冷剂温度，
所述电流路径温度检测部基于所述电流路径温度传感器的输出信号，来检测安装有所述电流路径温度传感器的部位的温度即所述电动机侧的测定路径温度，
所述电流路径温度推定部基于所述制冷剂温度的检测值和所述电动机侧的测定路径温度的检测值，来推定未安装有所述电流路径温度传感器的所述逆变器侧的所述电流路径的部位的温度即所述逆变器侧的非测定路径温度。
9.一种温度推定方法，其特征在于，包括如下步骤：
制冷剂温度检测步骤，该制冷剂温度检测步骤中，基于设置于电动机和逆变器中的一方或双方的制冷剂回路中所安装的制冷剂温度传感器的输出信号，来检测制冷剂温度；
电流路径温度检测步骤，该电流路径温度检测步骤中，基于流过所述电动机和所述逆变器的电流的电流路径中的至少一个部位所安装的电流路径温度传感器的输出信号，来检测安装有所述电流路径温度传感器的部位的温度即测定路径温度；以及
电流路径温度推定步骤，该电流路径温度推定步骤中，基于所述制冷剂温度的检测值及所述测定路径温度的检测值，来推定未安装有所述电流路径温度传感器的所述电流路径的部位的温度即非测定路径温度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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