CN113544968A - 控制装置以及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明能够得到一种控制装置，该控制装置能够抑制年久老化时温度推定的精度降低。控制装置(10)具备修正部(13)，该修正部(13)对作为表示热回路模型(30‑1)的物理量的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正，该热回路模型包含旋转电机(1)的热回路，修正部(13)使用包含在旋转电机(1)中传感器部(8)测出的与测量位置对应的温度(T31)或热流量(U32)的测量信息，对与测量位置对应的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正。

Description

控制装置以及控制系统

技术领域

本申请涉及进行旋转电机的温度推定的控制装置以及使用该控制装置的控制系统。

背景技术

作为以往的控制装置，存在如下的控制装置，该控制装置具备：温度检测装置，其检测定子的温度；以及温度推定装置，其基于表示作为旋转电机的电动机的实机的热特性的、由电动机内部的热阻及发热量构成的热回路模型，对电动机的定子的温度进行推定。在以往的控制装置中，已知对由温度检测装置检测到的定子的检测温度与由温度推定装置推定出的定子的推定温度的误差乘以规定的系数来修正电动机的发热量(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-82698号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所示的控制装置中，用于温度推定的热回路模型的热阻以及热容的值需要在生产工序中向控制装置实施控制逻辑的写入的时刻确定。因此，热回路模型的热阻以及热容的值在出厂后不会变更。因此，存在如下问题：无法根据由年久老化引起的电动机的热阻、发热量、热容的变化来修正热回路模型内的热阻、发热量、热容，在年久老化时控制装置的温度推定的精度降低。

本申请是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到能够抑制年久老化时温度推定的精度降低的控制装置。

用于解决课题的方案

本申请涉及的控制装置具备修正部，所述修正部对作为表示热回路模型的物理量的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正，所述热回路模型包含旋转电机的热回路，

修正部使用包含在旋转电机中传感器部测出的与测量位置对应的温度或热流量的测量信息，对与测量位置对应的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正。

发明的效果

在如上所述构成的控制装置中，能够抑制年久老化时温度推定的精度降低。

附图说明

图1是表示本申请的实施方式1中的控制系统的框图。

图2是表示本申请的实施方式1中的控制系统的硬件结构图。

图3是表示本申请的实施方式1中的控制装置的一部分的框图。

图4是表示本申请的实施方式1中的控制装置用于温度推定的电动机整体的热回路模型的图。

图5是表示图4的热回路模型的一部分的图。

图6是在本申请的实施方式1中的控制装置中对热阻进行修正时使用的热回路模型的局部图。

图7是在本申请的实施方式1中的控制装置中对发热量进行修正时使用的热回路模型的局部图。

图8是在本申请的实施方式1中的控制装置中对热容进行修正时使用的热回路模型的局部图。

图9是本申请的实施方式1中的控制装置的控制的流程图。

图10是本申请的实施方式2中的控制装置的控制的流程图。

图11是表示在本申请的实施方式2中的控制装置中相对于时刻的电动机的输出的图。

图12是表示在本申请的实施方式2中的控制装置中相对于时刻的推定温度的图。

图13是表示在本申请的实施方式2中的控制装置中相对于时刻的电动机的输出的图。

图14是表示在本申请的实施方式2中的控制装置中相对于时刻的推定温度的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请的实施方式的驱动控制装置进行详细说明。

实施方式1.

图1是表示用于实施本申请涉及的发明的实施方式1中的控制系统的框图。

如图1所示，控制系统100具备：作为旋转电机的电动机1、作为电力转换器的逆变器9、控制逆变器9的控制装置10、作为传感器部的传感器8、旋转位置检测器14以及电流检测器15。在图1中，作为电动机系统的控制系统100例如表示使用逆变器以及控制装置对搭载于电动汽车的电动机进行驱动的控制系统。需要说明的是，控制装置10也可以装配在逆变器9的内部而成为一体。

电动机1具有定子2和隔着空隙与定子2相向配置并能够旋转的转子3。定子2具有定子铁芯4和定子绕组5。转子3具有转子铁芯6、转子绕组7以及轴23。转子3也可以具有永磁铁来代替产生磁场的转子绕组7。

在定子2以及转子3，作为温度传感器以及热通量传感器的传感器8设置在定子绕组5的附近、定子铁芯4、以及转子绕组7的附近，测定电动机1内的局部的温度以及热流量。传感器8的设置位置不限于电动机1内，能够设置在电动机1的表面上等电动机1的任意位置。另外，传感器8不一定需要设置于电动机1，只要能够从离开电动机1的位置测定电动机1上的温度以及热通量即可。需要说明的是，传感器8不限于温度传感器以及热通量传感器，也可以是间接地测量温度或热通量的测量所需的信息的传感器。

另外，在电动机1设置有检测转子3的旋转位置的旋转位置检测器14、以及检测在电动机1流动的电流作为检测电流的电流检测器15。

控制装置10具有：控制部11，该控制部11使用包含作为旋转电机的电动机1的热回路在内的热回路模型来控制电动机1；运算部12，该运算部12使用热回路模型来推定旋转电机的温度作为推定温度；以及修正部13，该修正部13对作为表示热回路模型的物理量的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正。

运算部12以及修正部13接收设置于电动机1的传感器8测出的测量信息并实施后述的运算。

控制部11从修正部13接收修正后的信息即修正信息，从旋转位置检测器14接收电动机1的旋转位置，并接收电流检测器15检测到的检测电流，使用检测电流和基于修正信息和旋转位置生成的电流指令，计算电压指令并输出到逆变器9。

逆变器9基于电压指令对电动机1施加电压。例如，逆变器9将基于电压指令生成的PWM波形的电压施加于电动机1来驱动电动机1。

其结果是，控制装置10能够控制施加于电动机1的电压，以使由电流检测器15检测到的检测电流追随电流指令。而且，控制装置10使电动机1的动作变化，控制电动机1的转矩或旋转速度并控制电动机1的输出。

图2是表示本实施方式中的控制系统的硬件结构图。在图2中，用于该控制系统100的控制装置10具备处理器90和存储装置91。处理器90通过执行存储装置91中存储的程序来进行控制装置91的处理。

处理器90由微机(微型计算机)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)、FPGA等逻辑构成为硬件电路的处理器构成。

虽未图示，但存储装置91具备随机存取存储器等易失性存储装置和闪存等非易失性的辅助存储装置。另外，虽未图示，但存储装置91也可以具备随机存取存储器等易失性存储装置和代替非易失性的辅助存储装置的硬盘等辅助存储装置。

处理器90执行从存储装置91输入的程序。由于存储装置91具备辅助存储装置和易失性存储装置，因此，从辅助存储装置经由易失性存储装置向处理器90输入程序。另外，处理器90可以将运算结果等数据输出到存储装置91的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置在辅助存储装置中保存上述数据。

图1的控制部11、运算部12以及修正部13通过执行存储装置91中存储的程序的处理器90、或未图示的系统LSI等处理电路来实现。另外，也可以由多个处理器90以及多个存储装置91协作来执行上述功能，也可以由多个处理电路协作来执行上述功能。另外，也可以通过多个处理器90及多个存储装置91与多个处理电路的组合进行协作来执行上述功能。

接着，说明本实施方式的动作。

图3是表示本实施方式中的控制装置的一部分的框图。在控制装置10中，运算部12具有温度运算部30，该温度运算部30使用作为传感器8的温度传感器31测出的测量信息之一的测量温度T31、作为传感器8的热通量传感器32测出的测量信息之一的测量热流量U32、以及修正部13输出的修正信息Cc，基于热回路模型推定电动机1的温度分布并作为推定温度T33而输出。热回路模型是由热回路网构成的模型，该热回路网包含使用根据欧姆定律成立的热回路方程式的热回路。

在本实施方式中，测量温度T31表示温度传感器st2的测量温度，测量热流量U32表示热通量传感器sf1、sf3的测量热流量。需要说明的是，测量温度T31以及测量热流量U32也可以是由多个传感器8分别测出的多个数值。

修正部13具有：进行热回路模型的修正的判断的修正判断部34；以及输出修正所需的热回路模型的一部分热回路模型即部分热回路模型的修正信息Cc的修正运算部35。

修正判断部34使用温度运算部30输出的推定温度T33与测量温度T31或测量热流量U32进行修正的判断，在需要修正的情况下输出修正指令Dc。在此，作为传感器8的温度差传感器31测量与推定温度T33对应的测量位置的温度作为测量温度。另外，作为传感器8的热通量传感器32测量与推定温度T33对应的测量位置的热流量作为测量热流量。

修正运算部35使用修正指令Dc、测量温度T31以及测量热流量U32，即，使用包含在电动机1中传感器8测出的与测量位置对应的温度或热流量的测量信息，基于部分热回路模型对与测量位置对应的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正，并作为修正信息Cc输出。在此，部分热回路模型包含传感器8进行测量的测量位置。

另外，修正部13也可以使用设置于电动机1的多个传感器8测出的多个测量温度T31，对与多个传感器8测出测量温度T31的测量位置分别对应的热阻、发热量、热容中的至少任一个进行修正。

接着，使用图4对热回路模型进行说明。

图4是表示本实施方式中的控制装置用于温度推定的电动机整体的热回路模型的图。在图4中，热回路模型30-1用热回路表示电动机1整体的空间的热通量、温度，分别具有1个以上的节点20、热阻21、发热源22以及热容24。

节点20表示图4的节点20b等包含电动机1的内部的特定部位，分配与各节点20对应的部位的温度T。

热阻21表示热量的流动难度，存在于图4的热阻Rst1、Rst2、...、Rro1、Rro2、...等电动机1所包含的全部的热回路。对应的热流量U分别通过各热阻21。

对发热源22而言，从对应的发热源22分别流入如下的发热量Q，该发热量Q表示通过向图4的定子绕组5通电而产生的铜损引起的发热Qc1、通过向转子绕组7通电而产生的铜损引起的发热量Qc2、来自电动机1的外部的热的流入即热流量Q3、Q4、以及在定子铁芯4、转子铁芯6产生的铁损引起的发热量Qst、Qr。

热容24表示温度上升的容易度，与节点20相连。热回路模型30-1是多个节点20、多个热阻21、多个发热源22、多个热容24的组合，不限于二维模型，三维连接的模型也能够同样地构成。另外，为了提高温度的推定精度，也可以是将节点20更细分化地配置而与热阻21、发热源22以及热容24连接的模型。

在图4中，由于相对于电动机1的轴向的中央部的轴向的对称性，因此，仅记载了最小限度的热回路模型，但实际上，在虚线部也与热回路相连。另外，图4表示热回路模型30-1的概略，各节点20、各热阻21等更详细地配置。关于更详细的热回路，使用图5在后面叙述。在热回路模型30-1中，在定子铁芯的轴向中心的位置设置有温度传感器st2，在定子绕组5以及转子绕组7的附近设置有热通量传感器sf1、sf3。温度传感器st2测量所设置的各测量位置处的温度，热通量传感器sf1、sf3测量各测量位置处的热流量。在此，热通量传感器sf1、sf3测量各测量位置处的热通量，取测出的各热通量与对应的热通量传感器sf1、sf3的各测量面积的乘积作为测量热流量而输出。

在此，传感器8进行测量的测量位置与设置有传感器8的位置一致。需要说明的是，进行测量的测量位置与设置的位置不需要一致，传感器8也可以设置在从测量位置离开的位置，通过非接触对测量位置的测量信息进行测量。

接着，使用图5以及图6表示使用了热回路模型30-1的运算部12的温度推定方法。

首先，使用图5对热回路模型30-1的热回路方程式进行说明。图5是表示图4的热回路模型30-1的一部分即部分热回路模型30-2的图。

图5详细示出包含图4的热回路模型30-1的节点20a、发热源22的发热量Qc1a以及热容24的值C1在内的热回路模型。在图5中，部分热回路模型30-2具有4个节点20a1、20a2、20a3、20a4、3个热阻21a1、21a2、21a3、1个发热源22a以及2个热容24a1、24a2。3个热阻21以及4个节点20a1、20a2、20a3、20a4是图4的热回路模型30-1的节点20a的一部分。在部分热回路模型30-2中，基于欧姆定律，关于热阻R1、R2、R3，式(1)、(2)、(3)成立。

在式(1)、(2)、(3)中，T1、T2、T3以及T4分别是与4个节点20a1、20a2、20a3、20a4对应的温度，R1、R2以及R3分别是与3个热阻21对应的热阻的值，U1、U2以及U3分别是与3个热阻21对应的热流量。式(1)、(2)、(3)表示在图5的部分热回路模型30-2中成立的热回路方程式的一部分，同样的式子在热回路模型30-1的整体中成立多个。因此，在图4所示的电动机1整体的热回路模型30-1中成立的热回路方程式如式(4)所示。

式(4)中的右边的函数F是表示热回路模型30-1的热回路方程式的函数的矩阵，R以及Q分别是热回路方程式所包含的热阻21的值以及发热源22的发热量。式(4)的左边是以推定温度T33的每一个为各项的垂直矢量。式(4)的右边的{T31、U32}T是以测量温度T31以及测量热流量U32的每一个为各项的垂直矢量。因此，式(4)表示在热回路模型30-1中成立的所有的热回路方程式。在此，T33、R以及Q所附带的“＾”表示不是测量值而是预先设定的推定值，分别设为推定温度、推定电阻值、推定发热量。将作为温度传感器31以及热通量传感器32的测量信息的测量温度T31以及测量热流量U32输入到式(4)，通过求解式(4)的方程式来计算推定温度T33＾。以后，将T33＾记为T33。

在式(4)中，如果热回路模型30中的热阻21的值R以及发热量Q相对于电动机1的热阻21的值以及发热量准确，则能够准确地推定温度T33。但是，电动机1的热阻21的值R以及发热量Q根据年久老化或电动机1的使用状况而变化，因此，设想在电动机1的热阻21的值以及发热量与热回路模型30中的热阻21的值R以及发热量Q之间产生误差，无法准确地对推定温度T33进行推定。因此，将热回路模型30中的热阻21的值R以及发热量Q作为出厂时的初始值而设定推定电阻值R＾、推定发热量Q＾，使用从传感器8发送来的测量信息和热回路方程式的一部分由修正部13进行修正。此时，推定热阻R＾作为初始值用(热流路的长度)÷(热流路的截面积)÷(电动机1的部件的导热系数)表示即可。

在发热源22是绕组的情况下，发热的原因是铜损，因此，推定发热量Q＾能够作为初始值用(绕组的电阻值)×(绕组的电流值)＾2来计算。

在发热源22是定子铁芯4以及转子铁芯6的情况下，发热的主要成分为铁损。另外，铁损与磁通密度的大小的平方和磁通密度的频率的平方成比例。通过磁通与定子绕组5交链而产生的感应电压用(磁通密度)×(磁通通过的磁路的截面积)×(磁通密度的频率)表示。因此，可认为铁损与定子绕组5的感应电压的平方成比例。因此，定子铁芯4以及转子铁芯6的推定发热量Q＾能够用(定子绕组5的感应电压的值)＾2×(比例系数)来计算。

使用图6对热回路模型30-1中的热阻的修正方法进行说明。

图6是在本实施方式中的控制装置中对热阻进行修正时使用的热回路模型的局部图。图6是摘录了热回路模型30-1的一部分的部分热回路模型30-2a。图6的部分热回路模型30-2a例如由抽出了图5中的节点20a2、20a4和热阻R2的部分构成。在部分热回路模型30-2a中，温度传感器31以及热通量传感器32测量节点20a2、20a4的温度T2、T4以及热流量U2。热阻21具有热阻的值R2。温度传感器31以及热通量传感器32能够设置在电动机1的任意位置，但优选位于进行修正的热阻21的附近。该热回路方程式根据欧姆定律，上述式(2)成立。

其中，U2将从温度T4的节点20a4向温度T2的节点20a2流动的热流量设为正。修正部13根据使用由温度传感器31以及热通量传感器32测量的温度T2、T4以及热流量U2对式(2)进行求解而得到的值，对作为节点20a4与20a2之间的热阻21的值的热阻R2的值进行修正。

即，传感器8测量电动机1中的不同的2个部位的测量位置即测量位置20a4以及测量位置20a2的温度，分别作为测量温度T4以及测量温度T2，并且测量从测量位置20a4流向测量位置20a2的热流量作为测量热流量U2。接着，修正部13的修正运算部35使用测量温度T4与测量温度T2的差值和测量热流量U2，对测量位置20a4和测量位置20a2之间的热阻R2进行修正。

由此，如果存在位于热阻21附近的2个温度传感器31和1个热通量传感器32的测量信息，则能够始终修正热阻R2的值。

使用图7对热回路模型30-1中的发热量的修正方法进行说明。

图7是在本实施方式中的控制装置中对发热量进行修正时使用的热回路模型的局部图。图7是摘录了热回路模型30-1的一部分的部分热回路模型30-2b。图7的部分热回路模型30-2b例如由抽出了图5中的3个节点20a1、20a2、20a4、分别具有热阻的值R1、R2的2个热阻21、以及1个发热源22a的热回路构成。温度T1、T2、T4是使用温度传感器31测量的测量温度。温度传感器31能够设置在任意位置，但优选位于进行修正的发热源22a的附近。在该热回路中，式(5)成立。

其中，U1是将从温度T1的节点20a1流向温度T4的节点20a4的方向设为正的值，U2是将从温度T4的节点20a4流向温度T2的节点20a2的方向设为正的值。R1是节点20a1与20a4之间的热阻21的值，R2是节点20a4与20a2之间的热阻21的值。Qc1a是发热源22a中的发热量，是将向温度T4的节点20a4流入的方向设为正的值。修正部13根据使用测量温度T1、T2、T4和已知的热阻的值R1、R2对式(5)进行求解而得到的值，对发热量Qc1a进行修正。在发热量Qc1a的修正中，也可以代替使用温度T1、T2、T4，而使用热流量U1、U2。在该情况下，使用热通量传感器32测量热流量U1、U2。

即，传感器8测量电动机1中的不同的3个部位的测量位置即测量位置20a1、测量位置20a4以及测量位置20a2的温度，分别作为测量温度T1、测量温度T4以及测量温度T2。修正部13使用测量温度T1、测量温度T2及测量温度T4、测量位置20a2与测量位置20a4之间的热阻R2、以及测量位置20a4与测量位置20a1之间的热阻R1，对相对于测量位置20a4流入或流出的发热量Qc1a进行修正。

由此，如果存在位于发热源22a附近的2个热通量传感器U1、U2的测量信息，则能够始终修正发热量Qc1a。

另外，传感器8测量电动机1中的不同的2个部位的测量位置即节点20a1与20a4之间的第一测量位置以及节点20a4与20a2之间的第二测量位置中的第一测量位置的热流量作为测量热流量U1，并且测量第二测量位置的热流量作为测量热流量U2。修正部13使用测量热流量U1与测量热流量U2的差值，对相对于第一测量位置和第二测量位置之间流入或流出的发热量Qc1a进行修正。

由此，如果存在位于发热源22a附近的2个热通量传感器U1、U2的测量信息，则能够始终修正发热量Qc1a。

使用图8对热回路模型中的热容的修正方法进行说明。

图8是在本实施方式中的控制装置中对热容进行修正时使用的热回路模型的局部图。图8是摘录了热回路模型30-1的一部分的部分热回路模型30-2c。图8的部分热回路模型30-2c例如由抽出了图5中的1个节点20a1和1个热容24a1的热回路构成。从节点20a1起有四条热流路，分别通过热流量U1、U4、U5、U6。节点20a1的温度T1是由温度传感器31测出的测量温度。另外，热流量U1、U5、U6是由热通量传感器32分别测出的测量热流量。在该热回路中，式(6)成立。

在此，dT是节点20a1的每单位时间的温度上升，C1是热容24a1的热容的值。修正部13根据使用热通量传感器32的计测量U1、U5、U6对式(6)进行求解而得到的值，对热容C1进行修正。

即，传感器8测量电动机1中的1个部位的测量位置即测量位置20a1的每单位时间的温度上升作为测量温度上升dT，并且测量相对于测量位置20a1流入或流出的4个热流量U1、U4、U5、U6中的3个热流量作为测量热流量U1、测量热流量U5以及测量热流量U6，在将4个热流量U1、U4、U5、U6中的与测量热流量U1、测量热流量U5以及测量热流量U6不同的热流量设为热流量U4时，修正部13使用测量热流量U1、测量热流量U5、测量热流量U6以及测量温度上升dT，对与热流量U4对应的热容C1进行修正。

由此，如果存在位于热容24a1附近的1个温度传感器31的测量信息和3个热通量传感器32的测量信息，则能够始终修正热容24a1的值C1。

需要说明的是，热阻、发热量以及热容的修正方法不限于使用以上所示的式(2)、式(5)、式(6)的修正方法，只要是使用设置于电动机1的多个传感器8的测量信息和在图4的热回路模型30-1中成立的热回路方程式的至少一部分的修正方法即可。

通过以上的方法，修正部13将对热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正的信息作为修正信息Cc输出到运算部12。使用图9的流程图，对控制装置10的具体的修正方法的步骤进行说明。

图9是本实施方式中的控制装置的控制的流程图。

在图9的初始值设定步骤S0中，运算部12的温度运算部30设定表示运算部12的温度运算部30所使用的热回路模型30-1的物理量即热阻、发热量及热容中的至少任一个的预先确定的初始值。在此，关于初始值，例如可以在从工厂出厂时设定，修正部13的修正运算部35也可以将预先确定的初始值作为修正信息Cc输出到温度运算部30来设定。

接着，在图9的测量步骤S1中，作为传感器8的温度传感器31对测量温度T31进行测量，或者热通量传感器32对测量热流量U32进行测量。

接着，在图9的温度推定步骤S2中，运算部12的温度运算部30使用测量温度T31和测量热流量T32，基于热回路模型30-1对推定温度T33进行推定。另外，在修正部13输出了修正信息Cc的情况下，运算部12的温度运算部30基于使用修正信息Cc修正后的热回路模型30-1，对推定温度T33进行推定。

接着，在图9的判定步骤S3中，图3中的修正部13的修正判断部34对由运算部12推定出的推定温度T33与对应于推定温度T33的测量温度T31进行比较，在推定温度T33与测量温度T31的误差ε为预先设定的阈值以上的情况下，输出进行修正的指令即修正指令Dc作为修正触发。在误差ε小于预先设定的阈值的情况下，返回到测量步骤S1，按照温度推定步骤S2、判定步骤S3的顺序反复进行直到误差ε成为预先设定的阈值以上。需要说明的是，预先设定的阈值根据需要的温度推定所要求的精度来决定。另外，修正判断部34不限于电动机1的停止中，在电动机1产生转矩时，也输出修正指令Dc。

在接下来的图9的修正步骤S4中，在误差ε为预先设定的阈值以上的情况下，修正运算部35接受修正指令Dc，通过式(2)运算热阻，通过式(5)运算发热量，或者通过(6)运算热容。接着，修正运算部35将运算出的热阻、发热量及热容中的至少任一个作为修正信息Cc向运算部12输出。运算部12的温度运算部30使用修正信息Cc，对热回路模型30-1的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正。

接着，对本实施方式的效果进行说明。

如上所述，控制装置10具备：运算部12，该运算部12使用传感器8的测量信息及热回路模型30-1进行温度推定；以及修正部13，该修正部13对热回路模型30-1中的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正。

此时，假定热阻、发热量以及热容在电动机1的生产工序中，在向控制装置10写入逻辑的时刻确定，在出厂以后不变更。在以往的对温度进行推定的控制装置中，在电动机1的生产工序中，针对所有的电动机1的产品，对于热回路模型内的热阻、发热量以及热容，若与产品无关地都分别设定同一值，则由于按照电动机1的每个产品存在的热阻、发热量以及热容的偏差，电动机1的热阻、发热量及热容与热回路模型内的热阻、发热量及热容之间的误差变大。因此，设想温度推定的精度会降低。

热阻用(热流路的长度)÷(热流路的截面积)÷(电动机1的部件的导热系数)表示。(电动机1的部件的导热系数)是电动机1的部件的物理性质，设想因年久老化而变化。

另外，发热量在由电动机1的绕组的铜损引起的发热的情况下用(绕组电阻值)×(绕组电流值)＾2表示，在由转子铁芯6、定子铁芯4的铁损引起的发热的情况下，用((磁通密度)×(磁路截面积)×(磁通密度的频率))＾2×(比例系数)表示。(绕组电阻值)、(磁通密度)是绕组、铁芯的物理性质，设想因年久老化而变化。

另外，热容用(部件的比热)×(质量)表示。(部件的比热)是部件的物理性质，设想因年久老化而变化。

在本实施方式中的控制装置10中，在因年久老化而导致电动机1的实机的热阻、发热量及热容中的至少任一个发生了变化的情况下，修正部13能够修正与电动机1的实机的热阻、发热量及热容中的至少任一个的变化对应的热回路模型30-1中的热阻、发热量或热容。因此，与以往的对温度进行推定的控制装置相比，能够提高温度推定的精度。

另外，修正部13在运算部12中推定出的推定温度T33与对应于推定温度T33的测量温度的误差为预先设定的阈值以上的情况下进行修正。阈值与所需的温度推定的精度相应地设定，因此，能够确保一定的温度推定的精度。另外，通过根据需要变更阈值，能够调整温度推定的精度。

另外，在出厂时，即便在对所有的电动机1的产品中的热回路模型30-1内的热阻、发热量以及热容分别设定同一初始值的情况下，也能够通过与按照每个产品存在的电动机1的实机的热阻、发热量或热容的偏差对应地对热回路模型30-1内的热阻、发热量或热容进行修正，来提高温度推定的精度。另外，在出厂前进行电动机1的动作试验时，控制装置10对热阻、发热量或热容进行修正，从而也可以按照电动机1的每个产品对出厂时的初始值进行修正来提高温度推定的精度。

另外，修正部13通过使用2个温度传感器31的测量温度对部分热回路模型30-2a的式(2)进行求解来修正热阻21的值R。由此，如果仅存在位于热阻21附近的2个温度传感器31的测量信息，则修正部13能够运算对热阻21的值R进行修正的修正信息Cc。

另外，修正部13通过使用3个温度传感器的测量温度对部分热回路模型30-2b、30-2c的式(5)进行求解来修正发热量Q。由此，如果仅存在位于发热源22附近的3个温度传感器31的测量信息，则修正部13能够运算对发热量Q进行修正的修正信息Cc。另外，即便测量2个热流量，修正部13也能够运算对发热量Q进行修正的修正信息Cc。因此，修正部13能够根据2个热通量传感器32的测量信息来运算对传感器8附近的发热量Q进行修正的修正信息Cc。

另外，热阻的值、发热量以及热容的修正方法不限于上述方法，只要是使用传感器8的测量信息对包含传感器8的部分热回路模型的式子进行求解的方法即可。因此，用于修正的式子不限于式(2)、式(5)、式(6)，也可以是表示任意的热回路模型的式子。

另外，用于修正的传感器8只要测量为了求解修正中使用的部分热回路模型的式子而需要的温度或热流量即可。因此，传感器8也可以是温度传感器31以及热通量传感器32的任意组合。例如，在对发热量进行修正的情况下，在式(5)中使用的测量信息除了(T1、T4、T2)、(U1、U2)的组合之外，也可以是(T1、T4、U2)等的组合。由此，能够通过变更传感器8的种类、测量位置来修正任意的热阻、发热量或热容。

另外，如上所述，热阻、发热量或热容的修正不限于电动机1的停止中，在电动机1产生转矩的期间也进行上述修正。在电动机1中，在产生转矩的期间，电动机1的整体的温度上升，导热系数发生变化。因此，由(热流路的长度)÷(热流路的截面积)÷(电动机1的部件的导热系数)表示的热阻的值发生变化。

另外，在产生转矩的期间，电动机1的整体的温度因在定子绕组5中流动的绕组电流而上升，例如，定子绕组5的电阻的值即绕组电阻值发生变化。因此，用(绕组电阻值)×(绕组电流值)＾2表示的定子绕组5的发热量也发生变化。

另外，由于热容也具有温度依赖性，因此，热容也根据温度变化而变化。因此，在产生转矩的期间，设想在电动机1的整体的温度上升时电动机1的温度推定的精度会降低。

即便在如上所述设想的情况下，通过在电动机1中产生转矩的期间对热阻、发热量或热容进行修正，也能够提高电动机1的温度上升时的温度推定的精度。

实施方式2.

图10是用于实施本申请涉及的发明的实施方式2中的控制装置的控制的流程图。图11是表示在本实施方式中的控制装置中相对于时刻的电动机的输出的图。图12是表示在本实施方式中的控制装置中相对于时刻的推定温度的图。图13是表示在本实施方式中的控制装置中相对于时刻的电动机的输出的图。图14是表示在本实施方式中的控制装置中相对于时刻的推定温度的图。在图10、图11、图12、图13以及图14中，本实施方式中的控制装置10a与实施方式1的控制装置10在以下所述的方面不同。

在图10中实施温度推定步骤S2之后，在控制步骤S5中，根据在与图9相同的温度推定步骤S2中与实施方式1同样地由运算部12推定出的电动机1的推定温度T33，控制部11向逆变器9发送控制指令，使电动机1的输出变化。接着，在控制步骤S5中由控制部11控制电动机1的输出之后，在与图9相同的判定步骤S3中，与实施方式1同样地，修正部13的修正判断部34对由运算部12推定出的推定温度T33与对应于推定温度T33的测量温度T31进行比较，在推定温度T33与测量温度T31的误差ε为预先设定的阈值以上的情况下，输出进行修正的指令即修正指令Dc作为修正触发。在误差ε小于预先设定的阈值的情况下，返回到测量步骤S1，按照温度推定步骤S2、判定步骤S3的顺序反复进行直到误差ε成为预先设定的阈值以上为止。修正步骤S4以后的处理与实施方式1相同。

接着，对控制步骤S5中的电动机1的输出的控制进行说明。

在图11中，横轴表示时刻t，纵轴表示电动机1的输出。在图12中，横轴表示时刻t，纵轴表示电动机1的推定温度T33。如图11以及图12所示，在时刻t1推定温度T33超过预先设定的阈值Tth的情况下，控制部11以推定温度T33降低的方式使电动机1的输出降低或停止。通过该控制，能够使推定温度T33降低到阈值Tth以下。

另外，在图13中，横轴表示时刻t，纵轴表示电动机1的输出。在图14中，横轴表示时刻t，纵轴表示电动机1的推定温度T33。如图13以及图14所示，控制部11也可以将电动机1的输出限制在Plim以下并在Plim以下的范围内使电动机1动作，以使推定温度T33维持在阈值Tth以下。

接着，对本实施方式的效果进行说明。

本实施方式的电动机系统100的控制装置10具备根据由运算部12推定的推定温度T33使电动机1的动作变化的控制部11。即，控制部11根据推定温度来控制由逆变器9施加于电动机1的电压。由此，在推定温度T33高的情况下，能够通过进行使电动机1的输出降低或使输出停止的控制来进行电动机1的过热保护，以使得与推定温度T33对应的温度不会上升到阈值Tth以上。另外，以将推定温度T33维持在阈值Tth附近以内的方式限制电动机1的输出，在该范围内使电动机1动作，从而能够将推定温度T33抑制在阈值Tth以内，并且使电动机1的输出最大化。

另外，控制部11在电动机1产生转矩时，根据推定温度T33控制由逆变器9施加于电动机1的电压来控制电动机1的输出。由此，与实施方式1同样地，在电动机1中产生转矩的期间，通过对热阻、发热量或热容进行修正，能够提高电动机1的温度上升时的温度推定的精度。

附图标记说明

1电动机(旋转电机)、2定子、3转子、4定子铁芯、5定子绕组、6转子铁芯、7转子绕组、8传感器、9逆变器(电力转换器)、10、10a控制装置、11控制部、12运算部、13修正部、14旋转位置检测器、15电流检测器、20、20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g节点、21热阻、22、22a发热源、23轴、24、24a1、24a2热容、30温度运算部、30-1热回路模型、30-2、30-2a、30-2b、30-2c部分热回路模型、31、st2温度传感器、32、sf1、sf3热通量传感器、34修正判断部、35修正运算部、90处理器、91存储装置、100控制系统(电动机系统)。

Claims (11)

1.一种控制装置，其中，

所述控制装置具备修正部，所述修正部对作为表示热回路模型的物理量的热阻、发热量及热容中的至少任一个进行修正，所述热回路模型包含旋转电机的热回路，

所述修正部使用包含在所述旋转电机中传感器部测出的与测量位置对应的温度或热流量的测量信息，对与所述测量位置对应的所述热阻、所述发热量及所述热容中的至少任一个进行修正。

2.如权利要求1所述的控制装置，其中，

所述修正部使用包含所述测量位置的所述热回路模型和所述测量信息，对与所述测量位置对应的所述热阻、所述发热量及所述热容中的至少任一个进行修正。

3.如权利要求1或2所述的控制装置，其中，

所述控制装置还具备运算部，所述运算部使用所述热回路模型将所述旋转电机的温度推定为推定温度，

所述传感器部测量与所述推定温度对应的所述测量位置的温度作为测量温度，

在所述推定温度与所述测量温度之差的绝对值为预先确定的阈值以上的情况下，所述修正部对与所述测量位置对应的所述热阻、所述发热量及所述热容中的至少任一个进行修正。

4.如权利要求3所述的控制装置，其中，

所述控制装置还具备控制部，所述控制部使用所述热回路模型来控制所述旋转电机，

所述控制部根据所述推定温度来控制通过电力转换器向所述旋转电机施加的电压。

5.如权利要求3所述的控制装置，其中，

所述控制装置还具备控制部，所述控制部使用所述热回路模型来控制所述旋转电机，

所述控制部在所述旋转电机产生转矩时，根据所述推定温度来控制通过电力转换器向所述旋转电机施加的电压，从而控制所述旋转电机的输出。

6.如权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其中，

所述传感器部测量所述旋转电机中的不同的2个部位的所述测量位置即第一测量位置和第二测量位置的温度，分别作为第一测量温度和第二测量温度，并且测量从所述第一测量位置流向所述第二测量位置的所述热流量作为第一测量热流量，

所述修正部使用所述第一测量温度与所述第二测量温度的差值和所述第一测量热流量，对所述第一测量位置和所述第二测量位置之间的所述热阻进行修正。

7.如权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其中，

所述传感器部测量所述旋转电机中的不同的2个部位的所述测量位置即第一测量位置和第二测量位置中的、所述第一测量位置的所述热流量作为第一测量热流量，并且测量所述第二测量位置的所述热流量作为第二测量热流量，

所述修正部使用所述第一测量热流量与所述第二测量热流量的差值，对相对于所述第一测量位置和所述第二测量位置之间流入或流出的所述发热量进行修正。

8.如权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其中，

所述传感器部测量所述旋转电机中的不同的3个部位的所述测量位置即第一测量位置、第二测量位置及第三测量位置的温度，分别作为第一测量温度、第二测量温度及第三测量温度，

所述修正部使用所述第一测量温度、所述第二测量温度及所述第三测量温度、所述第一测量位置和所述第二测量位置之间的第一热阻、以及所述第二测量位置和所述第三测量位置之间的第二热阻，对相对于所述第二测量位置流入或流出的所述发热量进行修正。

9.如权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其中，

所述传感器部测量所述旋转电机中的1个部位的所述测量位置即第一测量位置的每单位时间的温度上升作为测量温度上升，并且测量相对于所述第一测量位置流入或流出的4个所述热流量中的3个所述热流量作为第一测量热流量、第二测量热流量及第三测量热流量，

在将4个所述热流量中的与第一测量热流量、第二测量热流量及第三测量热流量不同的所述热流量设为第一热流量时，

所述修正部使用所述第一测量热流量、所述第二测量热流量、所述第三测量热流量以及所述测量温度上升，对与所述第一热流量对应的所述热容进行修正。

10.如权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其中，

所述修正部使用设置于所述旋转电机的多个所述传感器部测出的测量温度，对与多个所述传感器部测出所述测量温度的所述测量位置分别对应的所述热阻、所述发热量、所述热容中的至少任一个进行修正。

11.一种控制系统，其中，所述控制系统具备：

权利要求1～10中任一项所述的所述控制装置；以及

所述传感器部。

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