JP2015219187A - 温度検出装置及び温度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測対象物の温度を非接触で検出する精度が低下することを抑制しつつ、検出に要する時間の増加を抑制する。
【解決手段】温度検出装置は、計測対象物とは非接触で計測対象物の温度に関する信号を検出する非接触検出部と、非接触検出部により検出される信号を順次取得して演算することにより、計測対象物の温度を算出する算出部とを含む。そして温度検出装置は、計測対象物の温度を算出するたびに信号を取得する回数を、非接触検出部の温度に基づいて設定する設定部を含む。
【選択図】図２

Description

この発明は、計測対象物の温度を非接触で検出する温度検出装置及び温度検出方法に関する。

電動機のようにブラシとロータとを備えたスリップリング装置が開示されている(特許文献１参照)。

ロータのような回転体の温度を検出する手法としては、温度センサを回転体に取り付け、スリップリング装置を介して温度センサの出力信号を電動機の制御装置に伝送することも考えられる。このような手法では、スリップリングが機械的な摩擦力を受けることから、スリップリングの導通性が低下して、回転体の温度を検出する精度が悪くなってしまう。

その他の手法としては、物体から放射される熱を計測する非接触型温度センサを利用して、非接触で計測対象物の温度を検出する手法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００９−２２５５７８号公報 特開２０１１−２５３０６３号公報

しかしながら、前述したような非接触型温度センサは、周囲の温度が低い領域で検出精度が低下するという特性を有しているので、広い温度範囲で非接触型温度センサを利用することは困難であった。

本発明は、このような問題点に着目してなされた。本発明の目的は、計測対象物の温度を非接触で検出する精度が低下するのを抑制しつつ、検出に要する時間の増加を抑制することにある。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。

本発明のある態様によれば、温度検出装置は、計測対象物とは非接触で前記計測対象物の温度に関する信号を検出する非接触検出部と、非接触検出部により検出される信号を順次取得して演算することにより、前記計測対象物の温度を算出する算出部とを含む。そして温度検出装置は、前記計測対象物の温度を算出するたびに前記信号を取得する回数を、前記非接触検出部の温度に基づいて設定する。

この態様によれば、非接触検出部の温度に基づいて信号の取得回数を変更できるので、非接触検出部の温度の低下に伴い非接触検出部の検出精度が低下して計測対象物の温度を検出する精度が低下することを抑制しつつ、検出に要する時間の増加を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態における電動機制御システムを示す概念図である。 図２は、非接触検出部及び制御ユニットの機能構成を示すブロック図である。 図３は、ロータ温度を検出するためのマップの一例を示す図である。 図４は、ロータ温度を検出する非接触検出部の異常を診断する診断処理方法の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態における電動機制御システム１を示す図である。

電動機制御システム１は、例えば電気自動車に搭載され、電気自動車のアクセル操作量や電動機１０の状態などに応じて電動機１０を制御する。

電動機制御システム１は、電動機１０と非接触検出部２０と制御ユニット３０とを含む。

電動機１０は、交流電力によって駆動する電動モータである。電動機１０は、例えば三相交流の同期モータにより実現される。同期モータとしては、埋込磁石同期モータなどがある。

電動機１０は、モータハウジング１１と、ロータ１２と、ブラケット１３とを含む。ここでは、電動機１０の構造が模式的に示されている。

モータハウジング１１は、電動機１０を構成するステータ及びロータ１２を収容する筺体である。

ロータ１２は、電動機１０のステータに巻かれたステータコイルに対し制御ユニット３０から供給される交流電流（以下、「モータ駆動電流」という。）によって、電動機１０の回転軸を中心に回転する回転体である。

ブラケット１３は、ロータ１２の側面を覆う筺体である。ブラケット１３には、非接触検出部２０を嵌め込む孔１３１が形成される。

非接触検出部２０は、モータハウジング１１内に設けられ、ブラケット１３の孔１３１に配置される。

非接触検出部２０は、計測対象物であるロータ１２の温度と相関関係のある信号を検出する。非接触検出部２０は、第１検出素子２１と第２検出素子２２とを備える。

第１検出素子２１は、物体から放射される赤外線の放射エネルギーを計測するために用いられる赤外線検知用サーミスタである。第１検出素子２１は、物体から放射される赤外線の放射エネルギーを吸収する赤外線吸収材２１１の温度を検出する。赤外線吸収材２１１は、第１検出素子２１の計測対象物側に設けられる。計測対象物の温度上昇に伴い計測対象物から放射される赤外線の放射エネルギーが増加するほど、赤外線吸収材２１１の温度は高くなる。

このように、ロータ１２から放射される赤外線の放射エネルギーはロータ１２の温度に応じて変化するので、第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１を利用することによって、制御ユニット３０は、ロータ１２の温度を非接触で検出することが可能となる。

第１検出素子２１では、検出される赤外線吸収材２１１の温度変化に応じて、出力信号である電圧信号Ｖ１のレベルが変化する。第１検出素子２１は、電圧信号Ｖ１を検出信号として制御ユニット３０に出力する。

第２検出素子２２は、赤外線吸収材２１１の周囲の温度が変化することに伴う赤外線吸収材２１１の温度変化を補償するために用いられる補償用サーミスタである。第２検出素子２２は、赤外線吸収材２１１近傍の内部温度と相関のある信号として、非接触検出部２０の温度、すなわちブラケット１３の筐体温度を検出する。ロータ１２から放射される赤外線の放射エネルギーによって、赤外線吸収材２１１だけでなく、非接触検出部２０の筐体温度も上昇するため、筐体温度の上昇に伴い赤外線吸収材２１１の温度はロータ１２の温度変化に関係なく上昇し電圧信号Ｖ１の信号レベルが変動してしまう。

このように、電圧信号Ｖ１は非接触検出部２０の筐体温度に応じて変化するので、第２検出素子２２から出力される電圧信号Ｖ２を利用することによって、制御ユニット３０は、筐体温度の変化に伴う電圧信号Ｖ１の変動を補償することが可能となる。

第２検出素子２２では、非接触検出部２０の筐体の温度変化に応じて、出力信号である電圧信号Ｖ２のレベルが変化する。第２検出素子２２は、電圧信号Ｖ２を検出信号として制御ユニット３０に出力する。

制御ユニット３０は、電動機１０に対して要求されるトルクや、電動機１０の作動状態などに応じて電動機１０に対する電圧指令値を演算し、その電圧指令値に応じたモータ駆動電流を電動機１０に供給する。制御ユニット３０は、いわゆるＥＣＵ（Electronic Control Unit）により実現される。

制御ユニット３０は、非接触検出部２０から出力される検出信号を取得し、その検出信号に基づいてロータ１２の温度を検出する温度検出装置を備える。

本実施形態では、制御ユニット３０は、第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１と、第２検出素子２２から出力される電圧信号Ｖ２とを用いて、ロータ１２の温度を演算する。そして制御ユニット３０は、ロータ１２の温度に応じて電動機１０に対する指令値を補正する。

また、制御ユニット３０は、電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２とに基づいて非接触検出部２０が異常か否かを診断し、異常であると判断された場合には安全側に電動機１０を制御するフェールセーフ処理を実行する。

図２は、非接触検出部２０及び制御ユニット３０の機能構成を示すブロック図である。

制御ユニット３０は、温度検出部３１と、指令値演算部３２と、電流供給部３３と、異常診断部３４と、フェールセーフ処理部３５とを含む。

温度検出部３１は、非接触検出部２０から出力される検出信号に基づいて、ロータ１２の温度を検出又は推定する。そして温度検出部３１は、ロータ１２の温度を指令値演算部３２及び異常診断部３４に出力する。

温度検出部３１は、平均化処理部３１１と、演算回数設定部３１２と、温度特性データ保持部３１３と、感度悪化判定部３１４と、温度算出部３１５とを含む。温度算出部３１５は、検出温度算出部３１５Ａと代替温度算出部３１５Ｂとを含む。

平均化処理部３１１は、非接触検出部２０から出力される検出信号を順次取得して、これらを単項演算により平均し、その平均した値を温度算出部３１５に出力する。

本実施形態では、平均化処理部３１１は、第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１と、第２検出素子２２から出力される電圧信号Ｖ２とを共に所定周期ごとに取得する。所定周期は、例えば、数１００ｍｓ（ミリセカンド）に設定される。

そして、平均化処理部３１１は、電圧信号Ｖ１により示される電圧値を取得するたびに、その電圧値を電圧信号Ｖ１の積算値に加算する。平均化処理部３１１は、演算回数設定部３１２によって設定された演算回数だけ電圧信号Ｖ１を積算値に加算し、その積算値を演算回数で除算することにより、電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’を算出する。その後、電圧信号Ｖ１の積算値がゼロにリセットされ、平均化処理部３１１は、演算回数ごとに順次取得される電圧値の各々を積算値に加算して電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’を算出する。

また、平均化処理部３１１は、電圧信号Ｖ２により示される電圧値を取得するたびに、その電圧値を電圧信号Ｖ２の積算値に加算する。平均化処理部３１１は、演算回数設定部３１２で設定された演算回数だけ電圧信号Ｖ２を積算値に加算し、その積算値を演算回数で除算することにより、電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’を算出する。その後、電圧信号Ｖ２の積算値がゼロにリセットされ、平均化処理部３１１は、演算回数ごとに順次取得される電圧信号Ｖ２の電圧値の各々を積算値に加算して電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’を算出する。

演算回数設定部３１２は、電圧信号Ｖ１及びＶ２の平均値を算出するごとに、電圧信号Ｖ１及びＶ２が示す電圧値を順次取得して演算される演算回数を、非接触検出部２０の筐体温度に基づいて変更する。演算回数とは、平均化処理部３１１によって平均値を算出するのに必要となる電圧値の数のことである。

例えば、演算回数設定部３１２は、非接触検出部２０の筐体温度が高くなるほど、演算回数を減少させ、非接触検出部２０の筐体温度が低くなるほど、演算回数を増加させる。

本実施形態では、演算回数設定部３１２は、第２検出素子２２から出力される電圧信号Ｖ２を受信すると、温度特性データ保持部３１３を参照し、電圧信号Ｖ２に基づいて平均化処理部３１１の演算回数を変更する。

温度特性データ保持部３１３は、電圧信号Ｖ２を非接触検出部２０の筐体温度（ブラケット１３の温度）へ換算するための換算値を保持する。電圧信号Ｖ２の換算値は、実験データなどによって定められる。

さらに、温度特性データ保持部３１３は、非接触検出部２０の筐体温度ごとに、第１検出素子２１の検出精度に基づいて定められた演算回数を示す温度特性データを保持する。

温度特性データとしては、第１検出素子２１による検出精度の低下を判定するための温度閾値と、その温度閾値よりも高い高温領域での演算回数と、温度閾値以下の低温領域での演算回数とが、温度特性データ保持部３１３に保持されている。

温度閾値は、例えば、第１検出素子２１の出力感度の特性が緩やかに変化する領域から著しく変化する領域に変わる分岐点となる温度に設定される。あるいは、温度閾値は、第１検出素子２１の検出精度を十分に確保できる温度範囲内の下限値に設定されてもよい。

低温領域での第１検出素子２１による検出精度は、高温領域での第１検出素子２１による検出精度よりも低くなる。このため、低温領域での演算回数は、高温領域での演算回数よりも大きな値に予め定められている。

例えば、高温領域での演算回数は、第１検出素子２１による検出精度を確保するのに必要とされる回数の下限値に設定され、低温領域での演算回数は、温度検出部３１の応答性を確保するのに必要とされる回数の上限値に設定される。

本実施形態では、低温領域での演算回数は「１００回」に設定され、高温領域での演算回数は「１０回」に設定される。したがって、第１検出素子２１の温度が高温領域にある場合には、低温領域のときに比べて１／１０の時間間隔で、計測対象物であるロータ１２の温度を検出することが可能となる。すなわち、第１検出素子２１の温度が高温領域にあるときは、検出に要する時間を短縮することができる。

このように、演算回数設定部３１２は、第２検出素子２２から電圧信号Ｖ２を受信すると、温度特性データ保持部３１３から換算値を取得し、その換算値を用いて第２検出素子２２からの電圧信号Ｖ２を非接触検出部２０の筐体温度に換算する。そして演算回数設定部３１２は、換算された筐体温度と、温度特性データ保持部３１３に保持された温度閾値とを比較し、筐体温度が温度閾値よりも高いか否かを判断する。

そして、演算回数設定部３１２は、筐体温度が温度閾値よりも高いと判断した場合には、平均化処理部３１１の演算回数を高温領域での演算回数に減少させる。一方、演算回数設定部３１２は、筐体温度が温度閾値以下であると判断した場合には、平均化処理部３１１の演算回数を、低温領域での演算回数に増加させる。平均化処理部３１１は、演算回数設定部３１２によって設定される演算回数ごとに、電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’と電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’とを算出して、両者を検出温度算出部３１５Ａ及び異常診断部３４に出力する。

感度悪化判定部３１４は、非接触検出部２０から出力される検出信号に基づいて、非接触検出部２０の温度が、感度悪化領域にあるか否かを判定する。感度悪化領域とは、第１検出素子２１による検出精度が悪化する温度領域のことである。

具体的には、感度悪化判定部３１４は、第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１と、第２検出素子２２から出力される電圧信号Ｖ２とを取得し、電圧信号Ｖ２を、温度特性データ保持部３１３の換算値で筐体温度Ｔ２を算出する。そして感度悪化判定部３１４は、電圧信号Ｖ１、電圧信号Ｖ２、及び筐体温度Ｔ２を用いて、次式の条件が成立したか否かを判断する。

（数１）
Ｖ１ ≒ Ｖ２ ・・・（１−１）
Ｔ２ ＜ Ｔｔｈ１ ・・・（１−２）

式（１−１）を判定条件とした理由は、電圧信号Ｖ１の電圧値と電圧信号Ｖ２の電圧値とが近いほど、ノイズによる影響が大きくなるためである。

また、式（１−２）を判定条件とした理由は、非接触検出部２０とロータ１２との空間の温度、すなわち筐体温度Ｔ２が低くなるほど、ロータ１２から放射される赤外線の放射量が低下するためである。

例えば、筐体温度Ｔ２が０℃でロータ温度が１００℃の場合と、筐体温度Ｔ２が１００℃でロータ温度が２００℃の場合とでは、筐体温度Ｔ２とロータ温度との温度差は共に１００℃で同じであるが、筐体温度Ｔ２が０℃でロータ温度が１００℃のときの方が赤外線の放射量が低下する。このため、筐体温度Ｔ２が１００℃でロータ温度が２００℃の場合に比べて筐体温度Ｔ２が０℃でロータ温度が１００℃のときの方が第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１の変化も小さくなり、検出精度が低下する。

温度閾値Ｔｔｈ１は、本実施形態では第１検出素子２１に対して要求される検出精度を確保できる温度範囲の下限値に設定され、例えば−２０℃に相当する電圧値に設定される。第１検出素子２１の検出精度と電圧値との関係を示す特性データが実験データなどによって取得され、その特性データに基づいて温度閾値Ｔｔｈ１が決定される。

感度悪化判定部３１４は、式（１−１）及び式（１−２）の条件が共に成立した場合には、第１検出素子２１の温度が感度悪化領域にあると判定する。この場合には感度悪化判定部３１４は、ロータ１２の温度の演算に用いられる検出信号の代替を許可する代替許可信号を、代替温度算出部３１５Ｂに供給する。

一方、感度悪化判定部３１４は、式（１−１）及び式（１−２）のうちの少なくとも一方の条件が成立していない場合には、第１検出素子２１の温度が感度悪化領域にはないと判定し、代替温度算出部３１５Ｂへの代替許可信号の供給を停止する。

温度算出部３１５は、平均化処理部３１１から出力される電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’及び電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’に基づいて、ロータ１２の温度を算出する。

検出温度算出部３１５Ａは、非接触検出部２０の温度Ｔ２の変化に起因する電圧信号Ｖ１の変動成分を抑制することにより、電圧信号Ｖ１によって求められるロータ１２の温度を補償する。

本実施形態では、検出温度算出部３１５Ａには、ロータ温度検出マップが予め保持されている。

図３は、検出温度算出部３１５Ａに保持されるロータ温度検出マップの一例を示す図である。

図３では、電圧信号Ｖ２の列には、「４．８３Ｖ（ボルト）」から「１．３５Ｖ」までの範囲の１６個の電圧値が大きい順に示されている。そして電圧値の各行には、０℃から２６０℃までのロータ温度範囲において、ロータ１２の温度に対応する電圧信号Ｖ１の電圧値が２０℃ごとに示されている。

さらに、電圧信号Ｖ２に対応する筐体温度Ｔ２が示されており、筐体温度Ｔ２が高くなるほど、電圧信号Ｖ２は小さくなることが分かる。なお、ロータ１２の温度が、筐体温度Ｔ２よりも低くなることは現実的に起こりえないので、「−」により示されている。

ここで、電圧信号Ｖ１が「３．４４Ｖ」であり、電圧信号Ｖ２が「３．５８Ｖ」であるときのロータ１２の温度の算出手法について簡単に説明する。まず、検出温度算出部３１５Ａは、電圧信号Ｖ２の列に示された「３．５８Ｖ」の行を参照し、この行に示された電圧信号Ｖ１の各電圧値の中から「３．４４Ｖ」を選択する。そして検出温度算出部３１５Ａは、「３．４４Ｖ」に対応付けられた「１４０℃」をロータ１２の温度として算出する。

このように、検出温度算出部３１５Ａは、電圧信号Ｖ１の平均値と電圧信号Ｖ２の平均値とを取得すると、ロータ温度検出マップを参照し、電圧信号Ｖ２の平均値に対応付けられた温度特性を特定する。そして検出温度算出部３１５Ａは、その温度特性を参照し、電圧信号Ｖ１の平均値に対応付けられたロータ１２の温度を算出する。

また、図３に示すように、計測対象物であるロータ１２の温度が変化しても、筐体温度Ｔ２が低くなるほど、第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１の変化量は小さくなる。このため、筐体温度Ｔ２が低くなるほど、ロータ１２の温度を検出する精度が低下する。

例えば、筐体温度Ｔ２が「０℃」のときにロータ１２の温度が「０℃」から「２０℃」に上昇しても、電圧信号Ｖ１の電圧値は４、８３Ｖのままであり、電圧値の変化量は０である。

また、式（１−１）で述べたように、電圧信号Ｖ１の電圧値と電圧信号Ｖ２の電圧値とが近いほど、ノイズによる影響が大きくなる。

例えば、筐体温度Ｔ２が「０℃」で電圧信号Ｖ２が「４．８３Ｖ」のときに電圧信号Ｖ１も「４．８３Ｖ」であるときには、仮に電圧信号Ｖ１に０．０１Ｖのノイズが加わると、ロータ１２の温度は６０℃の誤差が生じてしまう。

一方、筐体温度Ｔ２が「０℃」で電圧信号Ｖ２が「４．８３Ｖ」のときに電圧信号Ｖ１が「４．６５Ｖ」であるときには、電圧信号Ｖ１に０．０１Ｖのノイズが加えられたとしても、ロータ１２の温度は２０℃以下の誤差で済む。

このように、式（１−１）の条件は、電圧信号Ｖ１がノイズに対して非常に弱く、検出精度が悪化する条件であるといえる。ノイズに対する影響は、筐体温度Ｔ２が上がるにつれて少なくなる。

図２に戻り、検出温度算出部３１５Ａは、ロータ温度検出マップから求めたロータ１２の温度を、指令値演算部３２に出力する。

代替温度算出部３１５Ｂは、感度悪化判定部３１４からの代替許可信号を受信した場合には、電動機１０の水温センサから出力される検出信号をロータ１２の温度に換算する。代替温度算出部３１５Ｂは、そのロータ１２の温度を、検出温度算出部３１５Ａで算出される温度に代えて、指令値演算部３２に出力させる。

本実施形態では、電動機１０を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサが電動機１０に設けられ、代替温度算出部３１５Ｂは、水温センサによって検出される冷却水温度をロータ１２の温度に換算する。

例えば、冷却水の温度とロータ１２の温度とを互いに関連付けた換算マップが、代替温度算出部３１５Ｂに予め記憶される。そして代替温度算出部３１５Ｂは、感度悪化判定部３１４からの代替許可信号を受信した場合には、水温センサから出力される冷却水の温度に基づいて、換算マップに関連付けられた温度を、ロータ１２の温度として算出する。

このように、代替温度算出部３１５Ｂは、第１検出素子２１の感度が悪化する場合には、水温センサからの検出信号を用いて算出されたロータ１２の温度を、検出温度算出部３１５Ａの算出結果に代えて指令値演算部３２に出力する。これにより、非接触検出部２０の検出精度が悪くなってもロータ１２の温度を検出する精度を維持することができる。また、平均化処理部３１１で検出信号を平均化することなくロータ１２の温度を算出するので、温度検出部３１の応答性が向上する。

指令値演算部３２は、例えば運転者から要求されるアクセル操作量に基づいて電動機１０のトルク指令値を算出し、そのトルク指令値に基づいて電動機１０供給される電流又は電圧の指令値を演算する。また指令値演算部３２は、ロータ１２の温度に応じて電流又は電圧の指令値を補正し、その補正された指令値を電流供給部３３に出力する。

電流供給部３３は、指令値演算部３２から出力される指令値に応じて、電動機１０にモータ駆動電流を供給する。

電流供給部３３は、直流電力を出力する直流電源と、直流電源から出力される直流電力を交流電流に変換して電動機１０に供給するインバータとによって構成される。例えば、直流電源は、リチウムイオンバッテリ又は燃料電池により実現され、インバータは、３相の交流インバータにより実現される。

異常診断部３４は、非接触検出部２０に備えられた第１検出素子２１及び第２検出素子２２が異常であるか否かを診断する。異常診断部３４は、電圧異常診断部３４１と状態比較診断部３４２とを含む。

電圧異常診断部３４１は、平均化処理部３１１から出力される電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’及び電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’に基づいて、第１検出素子２１及び第２検出素子２２が異常であるか否かを判断する。

具体的には、電圧異常診断部３４１は、電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’及び電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’が共に所定の正常温度範囲内にあれば、第１検出素子２１及び第２検出素子２２は正常であると判定する。一方、電圧異常診断部３４１は、電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’又は電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’が正常温度範囲外になると、非接触検出部２０は異常であると判定し、異常信号をフェールセーフ処理部３５に出力する。

状態比較診断部３４２は、車両の状態を示す車両状態信号を取得し、その車両状態信号と、平均化処理部３１１からの電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’及び電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’とに基づいて、非接触検出部２０が異常であるか否かを判断する。

車両状態信号としては、電動機１０に設けられた電流センサから出力されるモータ駆動電流の検出値や、指令値演算部３２から出力される指令値などが含まれる。

状態比較診断部３４２は、例えば、車両状態信号に含まれたモータ駆動電流の時間変化率が、ロータ１２の温度上昇が生じる所定の値を超えた否かを判断する。そしてモータ駆動電流の時間変化率が所定の値を超えた場合には、状態比較診断部３４２は、電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’と電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’との差分が大きくなれば、第１検出素子２１及び第２検出素子２２が正常であると判定する。一方、状態比較診断部３４２は、電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’と電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’とがほぼ等しい場合には、第１検出素子２１又は第２検出素子２２が異常と判定し、異常信号を出力する。

このように状態比較診断部３４２は、ロータ１２の温度が上昇するほどの大きなモータ駆動電流が電動機１０に供給されているにも関わらず、電圧信号Ｖ１の平均値Ｖ１’と電圧信号Ｖ２の平均値Ｖ２’が等しい場合にセンサが異常と判定する。これにより、異常診断の信頼性を高めることができる。

フェールセーフ処理部３５は、異常診断部３４から異常信号を受信すると、電動機１０を安全側に制御するための指令値を電流供給部３３に出力する。

図４は、制御ユニット３０によってロータ１２の温度を検出するための非接触検出部２０の異常を診断する診断処理方法の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ９０１において制御ユニット３０は、イグニッションキーがオン（ＯＮ）状態に設定されたことを検出して、電動機１０を起動する。

そしてステップＳ９０２において制御ユニット３０は、非接触検出部２０が異常か否かを診断する異常診断処理を開始する。

ステップＳ９０３において制御ユニット３０は、第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１と、第２検出素子２２から出力される電圧信号Ｖ２とを所定周期で取得する。平均化処理部３１１は、所定周期で取得される電圧信号Ｖ１及び電圧信号Ｖ２の平均値を、演算回数設定部３１２で設定される演算回数ごとに算出する。

ステップＳ９０４において状態比較診断部３４２は、ロータ１２の温度上昇に係わる車両状態信号を取得する。この車両状態信号には、例えば、モータ駆動電流の検出値や指令値が示されている。

ステップＳ９０５において感度悪化判定部３１４は、温度特性データ保持部３１３に保持された換算値を用いて、電圧信号Ｖ２により示される電圧値を、第１検出素子２１の周囲温度に相当するブラケット１３の筐体温度Ｔ２に換算する。あるいは、感度悪化判定部３１４は、図３に示したマップを参照し、電圧信号Ｖ２に対応付けられた筐体温度Ｔ２を演算する。

ステップＳ９０６において、感度悪化判定部３１４は、第１検出素子２１の温度が感度悪化領域にあるか否かを判定するための温度閾値Ｔｔｈ１を取得する。これと共に演算回数設定部３１２は、電圧信号Ｖ１及びＶ２を平均化処理する処理回数を設定するための温度閾値Ｔｔｈ２を取得する。温度閾値Ｔｔｈ１及び温度閾値Ｔｔｈ２は、温度特性データ保持部３１３に予め保持されている。

ステップＳ９０７において感度悪化判定部３１４は、図２で述べた式（１−１）及び式（１−２）のとおり、電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ２とが互いにほぼ等しく、かつ、筐体温度Ｔ２が温度閾値Ｔｔｈ１よりも低いか否かを判断する。

そして感度悪化判定部３１４は、式（１−１）及び式（１−２）が共に成立している場合には、筐体温度Ｔ２の低下に伴い第１検出素子２１の検出精度が悪化していると判断する。例えば、図３に示したように、筐体温度Ｔ２が０℃よりも低く、ロータ１２の温度が変化しても電圧信号Ｖ１の変化量がほぼゼロの場合には、検出精度が悪化していると判断される。この場合には感度悪化判定部３１４は、非接触検出部２０の代替を許可する代替許可信号を代替温度算出部３１５Ｂに出力する。

ステップＳ９０８において代替温度算出部３１５Ｂは、感度悪化判定部３１４から代替許可信号を受信すると、電動機１０の冷却水温度をロータ１２の温度に換算する。すなわち、代替温度算出部３１５Ｂは、第１検出素子２１及び第２検出素子の検出精度が悪化している場合には、電動機１０の冷却水温度に基づいてロータ１２の温度を算出する。

ステップＳ９０９において代替温度算出部３１５Ｂは、電動機１０の冷却水温度を用いて求めたロータ１２の温度を指令値演算部３２に出力する。

また、ステップＳ９０７で式（１−１）又は式（１−２）が成立していない場合、すなわち、筐体温度Ｔ２の低下に伴い検出精度が悪化していないと判断された場合には、ステップＳ９１３の処理に進む。これと共に感度悪化判定部３１４は、代替温度算出部３１５Ｂへの代替許可信号の出力を停止する。

ステップＳ９１３において演算回数設定部３１２は、次式に示すとおり、筐体温度Ｔ２が温度閾値Ｔｔｈ２よりも低いか否かを判断する。

（数２）
Ｔ２ ＜ Ｔｔｈ２ ・・・（２）

温度閾値Ｔｔｈ２は、温度閾値Ｔｔｈ１よりも大きな値である。温度閾値Ｔｔｈ２は、例えば、図３に示したロータ温度検出マップに基づいて、ロータ１２の温度変化に対して電圧信号Ｖ１の変化量が小さくなる筐体温度に設定される。

ステップＳ９１４において演算回数設定部３１２は、筐体温度Ｔ２が温度閾値Ｔｔｈ２よりも低いと判断した場合には、平均化処理部３１１の演算回数Ｎを、低温領域での演算回数「１００」に設定する。

一方、ステップＳ９１７において演算回数設定部３１２は、筐体温度Ｔ２が温度閾値Ｔｔｈ２以上であると判断した場合には、平均化処理部３１１の演算回数Ｎを、高温領域での演算回数「１０」に設定する。

このように、演算回数設定部３１２は、第１検出素子２１の検出精度が低下する低温領域では平均化処理部３１１の演算回数Ｎを増加させ、低温領域よりも高い高温領域では演算回数Ｎを減少させる。

ステップＳ９１５において平均化処理部３１１は、電圧信号Ｖ１の平均値及び電圧信号Ｖ２の平均値を演算回数Ｎごとに算出する。そして平均化処理部３１１は、演算回数Ｎによって定まる算出周期で、電圧信号Ｖ１の平均値及び電圧信号Ｖ２の平均値を検出温度算出部３１５Ａに順次出力する。

ステップＳ９１６において検出温度算出部３１５Ａは、平均化処理部３１１から出力される電圧信号Ｖ１の平均値、及び電圧信号Ｖ２の平均値に基づいて、ロータ１２の温度を演算する。

具体的には、検出温度算出部３１５Ａは、電圧信号Ｖ１及びＶ２の平均値の両者を取得すると、図３に示したロータ温度検出マップを参照し、これらの平均値に基づいてロータ１２の温度を算出する。検出温度算出部３１５Ａは、電圧信号Ｖ１及びＶ２の平均値を用いて求められたロータ１２の温度を指令値演算部３２に出力する。

ステップＳ９１０において電圧異常診断部３４１は、電圧信号Ｖ１の平均値及び電圧信号Ｖ２の平均値が共に所定の正常範囲内にあるか否かを判断する。

そしてステップＳ９１８において電圧異常診断部３４１は、電圧信号Ｖ１の平均値、及び電圧信号Ｖ２の平均値のうちいずれか一方が正常範囲を超えた場合には、非接触検出部２０が異常であると判定する。一方、電圧信号Ｖ１の平均値及び電圧信号Ｖ２の平均値が共に所定の正常範囲内にある場合には、電圧異常診断部３４１は、非接触検出部２０が正常であると判定する。

次にステップＳ９１１において状態比較診断部３４２は、電圧異常診断部３４１によって正常と判定された場合には、ステップＳ９０４で取得された車両状態信号に基づいて、非接触検出部２０が異常か否かを診断する。ここでは状態比較診断部３４２は、車両状態信号に示されるモータ駆動電流Ｉが、ロータ１２の温度上昇が発生する所定の電流閾値Ｉｔｈを超えるか否かを判断する。

そしてステップＳ９１８において状態比較診断部３４２は、モータ駆動電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えた場合において、電圧信号Ｖ１の平均値と電圧信号Ｖ２の平均値とが略等しいときには、非接触検出部２０が異常であると判定して診断処理方法を終了する。

一方、状態比較診断部３４２は、モータ駆動電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈを超えた場合において、電圧信号Ｖ１の平均値が電圧信号Ｖ２の平均値よりも大きくなる、すなわち互いに異なる値になるときには、非接触検出部２０が正常であると判定する。

ステップＳ９１２において電圧異常診断部３４１及び状態比較診断部３４２の双方で非接触検出部２０が正常と判定された場合には、イグニッションキーがオフ（ＯＦＦ）状態に設定されたか否かを判断する。制御ユニット３０は、イグニッションキーがオフ状態に設定されるまではステップＳ９０３からＳ９１７までの一連の処理を繰り返し、イグニッションキーがオフ状態に設定されると、診断処理方法が終了する。

なお、本実施形態では平均化処理部３１１は、電圧信号Ｖ１及びＶ２を演算する演算処理として、電圧信号Ｖ１及びＶ２の平均値を演算する例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、平均値に代えて平均化処理部３１１は、演算回数Ｎごとに、電圧信号Ｖ１及びＶ２の中央値や最頻値などの統計量や、二乗和平方根などを算出するものであってもよい。

本発明の実施形態によれば、温度検出装置は、ロータ１２などの計測対象物の温度に関する信号を非接触により検出する非接触検出部２０と、計測対象物の温度を検出又は推定する温度検出部３１とを含む。

そして非接触検出部２０は、第１検出素子２１自身の温度低下に伴い検出精度が低下する第１検出素子２１と、第１検出素子２１の周囲温度に相当する筐体温度Ｔ２を検出する第２検出素子２２とを備える。温度検出部３１は、第１検出素子２１から出力される検出信号を順次取得して平均化処理などの演算をすることにより、計測対象物の温度を算出する。そして演算回数設定部３１２は、計測対象物の温度を算出するたびに検出信号を取得する回数Ｎを、筐体温度Ｔ２に基づいて設定する。

これにより、温度検出装置は、非接触検出部２０の筐体温度Ｔ２が低下することに伴い、第１検出素子２１による検出精度が低下するにつれて演算回数Ｎを増加させることが可能となる。したがって、温度検出部３１で求められる計測対象物の温度について検出精度の低下を抑制することができる。

さらに温度検出装置は、筐体温度Ｔ２が上昇することに伴い、第１検出素子２１による検出精度が向上するにつれて演算回数Ｎを減少させることが可能となる。これにより、筐体温度Ｔ２が検出精度を確保するのに十分に高い状況においては、温度検出部３１によって計測対象物の温度を演算するのに要する検出時間が無用に長くなるのを抑制できる。

したがって本実施形態によれば、計測対象物の温度を非接触で検出する精度が低下するのを抑制しつつ、検出に要する時間の増加を抑制することができる。

また本実施形態では、演算回数設定部３１２は、筐体温度Ｔ２が、第１検出素子２１による検出精度が低下する低温領域にある場合には演算回数Ｎを増加させ、温度領域よりも高い高温領域にある場合には演算回数Ｎを減少させる。

これにより、第１検出素子２１の温度低下に伴い温度検出部３１による検出精度が低下するのを抑制することができると共に、高温環境下で検出に要する時間を短縮することで温度検出部３１の応答性を向上させることができる。

また本実施形態では、温度算出部３１５は、演算回数設定部３１２により設定される演算回数Ｎごとに、第１検出素子２１から出力される電圧信号Ｖ１を平均することにより、計測対象物であるロータ１２の温度を算出する。電圧信号Ｖ１の平均値を用いることにより、電圧信号Ｖ１に含まれるノイズが低減されるので、ロータ１２の温度を検出する精度を向上させることができる。

また本実施形態では、感度悪化判定部３１４が、電圧信号Ｖ１や電圧信号Ｖ２に基づいて、非接触検出部２０の感度が悪化する感度悪化領域にあるかを判定する。例えば、感度悪化判定部３１４は、式（１−１）及び式（１−２）に基づいて、第１検出素子２１の感度が悪化する感度悪化領域を判定する。なお、感度悪化判定部３１４は、電動機１０の冷却水温度に基づいて非接触検出部２０が感度悪化領域にあるか否かを判定するものであってもよい。

そして温度算出部３１５は、感度悪化判定部３１４によって感度悪化領域にあると判定された場合には、電動機１０が搭載された車両に関する車両状態信号に基づいてロータ１２の温度を演算する。例えば、温度算出部３１５は、車両状態信号に含まれる電動機１０の冷却水温度に基づいて、ロータ１２の温度を算出する。車両状態信号を用いることにより、制御ユニット３０は、非接触検出部２０の感度が悪化した場合であっても、電動機１０を精度よく制御することができる。なお、車両状態信号に含まれる電動機１０の電流値や筐体温度などを用いてロータ１２の温度を算出してもよい。

また非接触検出部２０では、ロータ１２の温度に関する信号として、第１検出素子２１が赤外線の放射エネルギーを吸収する吸収材２１１の温度を検出し、第２検出素子２２が吸収材２１１近傍の温度変動を補償するためにブラケット１３の筐体温度Ｔ２を検出する。

そして温度算出部３１５は、図３に示したロータ温度検出マップを用いて、筐体温度Ｔ２の変化に伴う電圧信号Ｖ１の変動を補償してロータ１２の温度を算出する。演算回数設定部３１２は、筐体温度Ｔ２が高くなるほど演算回数Ｎを少なくし、筐体温度Ｔ２が低くなるほど演算回数Ｎを多くする。

このように、第１検出素子２１に設けられる吸収材２１１の温度変動を補償するための第２検出素子２２を用いて筐体温度Ｔ２が取得されるので、新たに検出素子を設けずに演算回数Ｎを的確に変更することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

１ 電動機制御システム
１０ 電動機
２０ 非接触検出部（温度検出装置）
２１ 第１検出素子
２２ 第２検出素子
３１ 温度検出部（温度検出装置）
３１１ 平均化処理部
３１２ 演算回数設定部
３１４ 感度悪化判定部
３１５ 温度算出部

Claims (6)

1. 計測対象物とは非接触で、前記計測対象物の温度に関する信号を検出する非接触検出部と、
   前記非接触検出部により検出される信号を順次取得して演算することにより、前記計測対象物の温度を算出する算出部と、
   前記計測対象物の温度を算出するたびに前記信号を取得する回数を、前記非接触検出部の温度に基づいて設定する設定部と、
   を含む温度検出装置。
2. 請求項１に記載の温度検出装置であって、
   前記設定部は、前記非接触検出部の温度が、前記非接触検出部による検出精度が低下する温度領域にある場合には前記回数を増加させ、前記温度領域よりも高い高温領域にある場合には前記回数を減少させる、
   温度検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の温度検出装置であって、
   前記算出部は、前記設定部により設定される回数ごとに、前記信号を平均することにより、前記計測対象物の温度を算出する、
   温度検出装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の温度検出装置であって、
   前記信号に基づいて、前記非接触検出部による感度が悪化する感度悪化領域を判定する判定部をさらに含み、
   前記計測対象物は、電動機に設けられた回転体であり、
   前記算出部は、前記判定部により前記感度悪化領域であると判定された場合には、前記電動機が搭載された車両の状態信号に基づいて、前記回転体の温度を算出する、
   温度検出装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の温度検出装置であって、
   前記非接触検出部は、
   前記信号として、前記測定対象物から放射される赤外線の放射エネルギーを吸収する吸収材の温度を検出する第１検出素子と、
   前記非接触検出部の温度として、前記吸収材近傍の周囲温度を検出する第２検出素子と、を含み、
   前記算出部は、前記第１検出素子から出力される信号を、前記第２検出素子から出力される信号を用いて補償することにより、前記計測対象物の温度を算出し、
   前記設定部は、前記周囲温度が低くなるほど前記回数を大きくし、前記周囲温度が高くるほど前記回数を小さくする、
   温度検出装置。
6. 計測対象物とは非接触で、前記計測対象物の温度に関する信号を検出する非接触検出部を備える装置の温度検出方法であって、
   前記非接触検出部により検出される信号を順次取得して演算することにより、前記計測対象物の温度を算出する算出工程と、
   前記計測対象物の温度を算出するたびに前記信号を取得する回数を、前記非接触検出部の温度に基づいて設定する設定工程と、
   を含む温度検出方法。

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