JP2012210036A - 温度推定装置及び温度推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度推定部53は、モータ20への入力電力Pinとモータ20からの出力電力Poutとの差分に基づき、モータ20の発熱エネルギ速度Einを演算する発熱エネルギ演算部533と、対象部材の前回の温度推定値Tm(n−1)と雰囲気温度Tfとの差分と、対象部材の熱特性を示す熱係数とに基づき、対象部材からの放熱エネルギ速度Eoutを演算する放熱エネルギ演算部535と、発熱エネルギ速度Einと放熱エネルギ速度Eoutとの差分とに基づき対象部材の温度上昇速度ΔTm(n)を演算する温度上昇量演算部536と、温度上昇速度ΔTm(n)と前回の温度推定値Tm(n−1)とに基づき対象部材の今回の温度推定値Tm(n)を演算する温度推定値演算部537と、を備えている。
【選択図】図2
Description
本発明の温度推定装置において、前記モータ(20)は、ブラシ付きのモータであり、前記放熱量演算手段(535、S15)は、前記モータ(20)のブラシ(28)からの放熱量(Eout_B)を、前記対象部材からの放熱量として演算し、前記推定値演算手段(536,537、S16,S17)は、前記ブラシ(28)の今回の温度推定値(Tb(n))を演算することが好ましい。
本発明の温度推定装置において、前記電子機器(12)は、前記モータ(20)を駆動源とする駆動部(32)が収容されるハウジング(30)をさらに備え、前記モータ(20)は、そのヨーク(21)を介して前記ハウジング(30)に取り付けられており、前記放熱量演算手段(535、S15)は、前記ハウジング(30)からの放熱量(Eout_H)を、前記対象部材からの放熱量として演算し、前記推定値演算手段(536,537、S16,S17)は、前記ハウジング(30)の今回の温度推定値(Th(n))を演算することが好ましい。
本発明の温度推定装置において、前記電子機器(12)は、車両に搭載される車輪(11)に対する制動力を調整するものであり、前記ハウジング(30)内には、前記車輪(11)に対する制動力を調整すべく作動する電磁弁(31)が設けられていることが好ましい。
なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
図1及び図2に示すように、本実施形態の電子機器は、車両に搭載される車輪11に対する制動力を調整すべく駆動するブレーキハイドロユニット12である。このブレーキハイドロユニット12は、モータ20と、該モータ20が取り付けられる略直方体状のハウジング(機器構成部材)30と、該ハウジング30においてモータ20の取り付け位置とは異なる位置(本実施形態では、反対側の位置)に固定される収容ケース40とを備えている。
図2に示すように、制御装置50は、ソフトウエアによって構築される機能部として、モータ20の制御を司るモータ制御部51、各種電磁弁31の制御を司る電磁弁制御部52及び温度推定装置の一例としての温度推定部53を備えている。
出力電力演算部532は、モータ20から出力される出力エネルギに相当する出力エネルギ相当値の一例として、モータ20から出力される出力電力Poutを演算する。具体的には、出力電力演算部532は、モータ制御部51からの入力情報で特定される電流値Imに含まれるリップル(即ち、周期的な変動)の周期等に基づき、モータ20の回転数N及び駆動トルクTを推定する。続いて、出力電力演算部532は、モータ20の出力軸241の回転数N及びモータ20の駆動トルクTを下記の関係式(式3)に代入することにより、出力電力Poutを演算する。そして、出力電力演算部532は、演算した出力電力Poutを発熱エネルギ演算部533に出力する。
発熱エネルギ演算部533は、モータ20の単位時間あたりの発熱量である発熱エネルギ速度Einを演算する。この発熱エネルギ速度Einの単位は、「J/s(ジュール/秒)」である。具体的には、発熱エネルギ演算部533は、入力電力演算部531で演算された入力電力Pinから、出力電力演算部532で演算された出力電力Poutを減算し、該減算結果(=Pin−Pout)をモータ20の発熱エネルギ速度Einとする。本実施形態では、モータ20の単位時間あたりの発熱量のことを、「J(ジュール)」を「時間(秒)」で除算した値であることを明確にするために「発熱エネルギ速度」と称する。そして、発熱エネルギ演算部533は、演算した発熱エネルギ速度Einを温度上昇量演算部536に出力する。したがって、本実施形態では、発熱エネルギ演算部533が、入力電力Pinと出力電力Poutとの差分(=Pin−Pout)に基づき、モータ20の発熱エネルギ速度Einを演算する発熱量演算手段として機能する。
ここで、対象部材の熱特性を示す熱係数Aについて、図4を参照して説明する。熱係数Aとは、図4に示す対象部材に伝達された発熱エネルギ速度と、対象部材の温度上昇量の増加量との関係(図4における各直線の傾き)を示す係数である。
まず始めに、規定の温度雰囲気(例えば、30℃)の基で、対象部材に温度センサを取り付けると共に、モータ20の回転数N及び駆動トルクTを計測できる状態にしてモータ20が駆動される。このとき、モータ20には、所定の電流値Im、電圧値Vmが与えられる。こうしたモータ20の駆動により、発熱エネルギ速度のほうが放熱エネルギ速度よりも大きい間では、対象部材の温度が上昇する。しかし、対象部材の温度が上昇すると、次第に放熱エネルギ速度が大きくなり、対象部材の温度上昇速度が低下する。そして、発熱エネルギ速度と放熱エネルギ速度とが釣り合うようになると、対象部材の温度が変化しない状態になる。その後、モータ20に与えられる電流値Im、電圧値Vmを上記関係式(式2)に代入することにより、モータ20に対する入力電力Pinが演算され、上記関係式(式3)に基づき、モータ20からの出力電力Poutが演算され、さらに、温度センサからの検出信号に基づき対象部材の温度が検出される。
温度推定値演算部537は、対象部材の今回の温度推定値Tm(n)を演算する。具体的には、温度推定値演算部537は、温度上昇量演算部536で演算された温度上昇速度ΔTm(n)と、温度推定値記憶部538に記憶される対象部材の前回の温度推定値Tm(n−1)とを下記の関係式(式6)に代入することにより、対象部材の今回の温度推定値Tm(n)を演算する。関係式(式6)における時間tsは、温度推定値Tmの演算間隔に相当する時間である。つまり、関係式(式6)における「ΔTm(n)・ts」は、所定周期に相当する時間での対象部材の温度上昇量に相当する。したがって、本実施形態では、温度上昇量演算部536及び温度推定値演算部537により、対象部材の今回の温度推定値Tm(n)を推定する推定値演算手段が構成される。そして、温度推定値演算部537は、演算した対象部材の今回の温度推定値Tm(n)を温度推定値記憶部538に記憶する。
次に、モータ20のブラシ28、ヨーク21及びハウジング30の温度を推定するための温度推定処理ルーチンについて、図3に示すフローチャートを参照して説明する。この温度推定処理ルーチンは、予め設定された所定周期毎に実行される処理ルーチンである。なお、所定周期は、上記関係式(式6)における時間tsと一致している。
(1)モータ20の発熱エネルギ速度Einは、モータ20への入力電力Pinからモータ20からの出力電力Poutを減算することにより導き出される。また、対象部材からの放熱エネルギ速度Eoutは、対象部材の前回の温度推定値Tm(n−1)から雰囲気温度Tfを減算した値を、対象部材の熱特性を示す熱係数Aで除算することにより取得される。放熱エネルギ速度Eoutの演算時に対象部材の前回の温度推定値Tm(n−1)と雰囲気温度Tfとの差分を利用する理由は、該差分の大小によって、対象部材からの単位時間あたりの放熱量が変動するためである。そのため、熱係数Aを適切な値に設定しておくことにより、対象部材からの放熱エネルギ速度Eoutの推定精度を向上させることができる。
・実施形態において、車両のエンジンルーム内の温度を検出するための温度センサが、エンジンルーム内に設置されている場合、雰囲気温度演算部534は、該温度センサからの検出信号に基づきブレーキハイドロユニット12付近の雰囲気温度Tfを検出してもよい。
・実施形態において、ブラシ28、ヨーク21及びハウジング30以外の他の機器構成部材の温度を推定してもよい。例えば、モータ20の電機子コイル240bの温度を推定してもよい。
次に、上記実施形態及び別の実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
前記回路基板(41)は、前記電子機器(12)を制御するための制御装置(50)と、前記収容ケース(41)内の温度を検出するための温度センサ(SE1)とを有し、
前記温度推定装置は、前記温度センサ(SE1)を用いて演算された前記収容ケース(41)内の温度に基づき、前記電子機器(12)の設置環境の雰囲気温度(Tf)を取得する雰囲気温度取得手段(534、S14)をさらに備えることを特徴とする温度推定装置。
Claims (7)
- モータ(20)を備える電子機器(12)を構成する機器構成部材(21,22,240,241,242,25,26,28,29A,30)のうち対象部材(21,28,30)の温度を、予め設定された周期毎に推定する温度推定装置であって、
前記モータ(20)に入力される入力エネルギに相当する入力エネルギ相当値(Pin)と前記モータ(20)から出力される出力エネルギに相当する出力エネルギ相当値(Pout)との差分に基づき、前記モータ(20)の発熱量(Ein)を演算する発熱量演算手段(533、S13)と、
前記対象部材(21,28,30)の前回の温度推定値(Tm(n−1),Tb(n−1),Ty(n−1),Th(n−1))と前記電子機器(12)の設置環境の雰囲気温度(Tf)との差分と、前記対象部材(21,28,30)の熱特性を示す熱係数(A)とに基づき、前記対象部材(21,28,30)からの放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)を演算する放熱量演算手段(535、S15)と、
前記各演算手段(533,535、S13,S15)によって演算された発熱量(Ein)と放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)との差分に基づき前記対象部材(21,28,30)の温度上昇量(ΔTm(n),ΔTb(n),ΔTy(n),ΔTh(n))を取得し、該温度上昇量(ΔTm(n),ΔTb(n),ΔTy(n),ΔTh(n))と前記対象部材(21,28,30)の前回の温度推定値(Tm(n−1),Tb(n−1),Ty(n−1),Th(n−1))とに基づき前記対象部材(21,28,30)の今回の温度推定値(Tm(n),Tb(n),Ty(n),Th(n))を演算する推定値演算手段(536,537、S16,S17)と、を備えることを特徴とする温度推定装置。 - 前記推定値演算手段(536,537、S16,S17)は、複数の前記対象部材(21,28,30)の温度推定値(Tm(n),Tb(n),Ty(n),Th(n))を推定可能であり、
前記放熱量演算手段(535、S15)は、
第1の対象部材からの放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)を演算する場合には、該第1の対象部材の前回の温度推定値(Tm(n−1),Tb(n−1),Ty(n−1),Th(n−1))と前記雰囲気温度(Tf)との差分と、前記第1の対象部材の熱特性を示す熱係数(A)とに基づき、前記第1の対象部材からの放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)を演算し、
第2の対象部材からの放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)を演算する場合には、該第2の対象部材の前回の温度推定値(Tm(n−1),Tb(n−1),Ty(n−1),Th(n−1))と前記雰囲気温度(Tf)との差分と、前記第2の対象部材の熱特性を示す熱係数(A)とに基づき、前記第2の対象部材からの放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)を演算することを特徴とする請求項1に記載の温度推定装置。 - 前記モータ(20)は、ブラシ付きのモータであり、
前記放熱量演算手段(535、S15)は、前記モータ(20)のブラシ(28)からの放熱量(Eout_B)を、前記対象部材からの放熱量として演算し、
前記推定値演算手段(536,537、S16,S17)は、前記ブラシ(28)の今回の温度推定値(Tb(n))を演算することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度推定装置。 - 前記放熱量演算手段(535、S15)は、前記モータ(20)のヨーク(21)からの放熱量(Eout_Y)を、前記対象部材からの放熱量として演算し、
前記推定値演算手段(536,537、S16,S17)は、前記ヨーク(21)の今回の温度推定値(Ty(n))を演算することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度推定装置。 - 前記電子機器(12)は、前記モータ(20)を駆動源とする駆動部(32)が収容されるハウジング(30)をさらに備え、前記モータ(20)は、そのヨーク(21)を介して前記ハウジング(30)に取り付けられており、
前記放熱量演算手段(535、S15)は、前記ハウジング(30)からの放熱量(Eout_H)を、前記対象部材からの放熱量として演算し、
前記推定値演算手段(536,537、S16,S17)は、前記ハウジング(30)の今回の温度推定値(Th(n))を演算することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度推定装置。 - 前記電子機器(12)は、車両に搭載される車輪(11)に対する制動力を調整するものであり、
前記ハウジング(30)内には、前記車輪(11)に対する制動力を調整すべく作動する電磁弁(31)が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の温度推定装置。 - モータ(20)を備える電子機器(12)を構成する機器構成部材(21,22,240,241,242,25,26,28,29A,30)のうち対象部材(21,28,30)の温度を、予め設定された周期毎に推定させるための温度推定方法であって、
前記モータ(20)に入力される入力エネルギに相当する入力エネルギ相当値(Pin)と前記モータ(20)から出力される出力エネルギに相当する出力エネルギ相当値(Pout)との差分に基づき、前記モータ(20)の発熱量(Ein)を演算させる発熱量演算ステップ(S13)と、
前記対象部材(21,28,30)の前回の温度推定値(Tm(n−1),Tb(n−1),Ty(n−1),Th(n−1))と前記電子機器(12)の設置環境の雰囲気温度(Tf)との差分と、前記対象部材(21,28,30)の熱特性を示す熱係数(A)とに基づき、前記対象部材(21,28,30)からの放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)を演算させる放熱量演算ステップ(S15)と、
前記各演算ステップ(S13,S15)で演算した発熱量(Ein)と放熱量(Eout,Eout_B,Eout_Y,Eout_H)との差分に基づき前記対象部材(21,28,30)の温度上昇量(ΔTm(n),ΔTb(n),ΔTy(n),ΔTh(n))を取得させ、該温度上昇量(ΔTm(n),ΔTb(n),ΔTy(n),ΔTh(n))と前記対象部材(21,28,30)の前回の温度推定値(Tm(n−1),Tb(n−1),Ty(n−1),Th(n−1))とに基づき前記対象部材(21,28,30)の今回の温度推定値(Tm(n),Tb(n),Ty(n),Th(n))を演算させる推定値演算ステップ(S16,S17)と、を有することを特徴とする温度推定方法。
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