JP2016185050A - Temperature estimation device for electric motor, and control device for electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される電動モータの温度推定装置、及び、該電動モータの温度推定装置を用いた電動モータの制御装置に関する。 The present invention relates to a temperature estimation device for an electric motor mounted on a vehicle, and a control device for an electric motor using the temperature estimation device for the electric motor.
近年、エンジンと電動モータとを併用することで車両の燃料消費率(燃費)を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車(HEV)が広く実用化されている。また、電動モータのみを動力源とし、排気ガスを排出しない電気自動車(EV)も実用化されている。 In recent years, hybrid vehicles (HEV) that can effectively improve the fuel consumption rate (fuel consumption) of a vehicle by using an engine and an electric motor in combination have been widely put into practical use. In addition, an electric vehicle (EV) that uses only an electric motor as a power source and does not discharge exhaust gas has been put into practical use.
このようなハイブリッド自動車や電気自動車では、電動モータの過熱(ひいては過熱による永久磁石の減磁/消磁)を防止するために、電動モータの温度を監視し、該温度が所定温度以上に上昇したときに、電動モータの出力を制限(抑制)することが行われている。 In such a hybrid vehicle or an electric vehicle, the temperature of the electric motor is monitored in order to prevent overheating of the electric motor (and thus demagnetization / demagnetization of the permanent magnet due to overheating), and when the temperature rises above a predetermined temperature. In addition, the output of the electric motor is limited (suppressed).
例えば、特許文献1には、電動機の温度と回転数とに応じて電動機の出力制限を行う技術(電動機制御装置)が開示されている。この電動機制御装置は、電動機の温度(ステータの温度)を検出する温度センサと、電動機の回転数を検出する回転数センサと、アクセル開度に基づいてトルク指令値を算出し、電動機の温度と回転数に応じてこのトルク指令値に制限をかけて電力制御回路に出力するコンピュータとを備えている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique (an electric motor control device) that limits the output of an electric motor according to the temperature and the rotational speed of the electric motor. This motor control device calculates a torque command value based on a temperature sensor that detects the temperature of the motor (temperature of the stator), a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the motor, and the accelerator opening, And a computer that limits the torque command value in accordance with the rotational speed and outputs it to the power control circuit.
すなわち、この電動機制御装置では、電動機の過熱を防止すべく、電動機の温度が上昇した場合には本来のトルク指令値(アクセル開度から定まるトルク指令値)に対して制限をかけるとともに、電動機の回転数が上昇した場合にも、本来のトルク指令値に対して制限をかける。そのため、特許文献1に記載の電動機制御装置によれば、電動機の温度保護を図るとともに、特に低回転域においても必要なトルクを得ることができる。 That is, in this motor control device, in order to prevent overheating of the motor, when the temperature of the motor rises, the original torque command value (torque command value determined from the accelerator opening) is limited, and the motor Even when the rotational speed increases, the original torque command value is limited. Therefore, according to the electric motor control device described in Patent Document 1, it is possible to protect the temperature of the electric motor and obtain a necessary torque even in a low rotation range.
しかしながら、特許文献1に記載の電動機制御装置では、電動機の温度を検出する温度センサが故障した場合、電動機の温度が不明になり、電動機の出力が必要以上に制限されたり、又は電動機の駆動が停止されるおそれがある。 However, in the motor control device described in Patent Document 1, when the temperature sensor that detects the temperature of the motor fails, the temperature of the motor becomes unknown, the output of the motor is restricted more than necessary, or the motor is driven. There is a risk of being stopped.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、電動モータの温度を検出する温度センサが故障した場合であっても、電動モータの機能を維持することが可能な電動モータの温度推定装置、及び該電動モータの温度推定装置を用いた電動モータの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an electric motor that can maintain the function of an electric motor even when a temperature sensor that detects the temperature of the electric motor fails. It is an object of the present invention to provide a temperature estimation device and an electric motor control device using the temperature estimation device for the electric motor.
本発明に係る電動モータの温度推定装置は、車両に搭載された油冷式の電動モータと、オイルパンに貯留されているオイルの温度を検出する油温検出手段と、オイルを昇圧して吐出するオイルポンプの吐出量を求めるポンプ吐出量取得手段と、オイルポンプから吐出されたオイルと冷却媒体との間で熱交換を行いオイルを冷却するオイルクーラと、電動モータの動作状態を取得する動作状態取得手段と、オイルパンに貯留されているオイルの温度、ポンプ吐出量取得手段により求められたオイルポンプの吐出量、及び冷却媒体の温度に基づいて、オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定する油温推定手段と、動作状態取得手段により取得された電動モータの動作状態、及び油温推定手段により推定されたオイルクーラ通過後のオイルの温度に基づいて、電動モータの温度を推定するモータ温度推定手段とを備えることを特徴とする。 An electric motor temperature estimating apparatus according to the present invention includes an oil-cooled electric motor mounted on a vehicle, oil temperature detecting means for detecting the temperature of oil stored in an oil pan, and boosting and discharging the oil. A pump discharge amount acquisition means for obtaining the discharge amount of the oil pump to be operated, an oil cooler for cooling the oil by exchanging heat between the oil discharged from the oil pump and the cooling medium, and an operation for acquiring the operating state of the electric motor The temperature of the oil after passing through the oil cooler based on the state acquisition means, the temperature of the oil stored in the oil pan, the discharge amount of the oil pump determined by the pump discharge amount acquisition means, and the temperature of the cooling medium Oil temperature estimating means for estimating the operating state of the electric motor acquired by the operating state acquiring means, and the oil after passing through the oil cooler estimated by the oil temperature estimating means Based on the temperature, characterized in that it comprises a motor temperature estimating means for estimating the temperature of the electric motor.
本発明に係る電動モータの温度推定装置によれば、オイルパンに貯留されているオイルの温度、オイルポンプの吐出量、及び冷却媒体の温度に基づいて、オイルクーラを通過した後のオイルの温度が推定され、電動モータの動作状態、及び推定されたオイルクーラ通過後の(電動モータに供給される)オイルの温度に基づいて、電動モータの温度が推定される。その結果、電動モータの温度を検出する温度センサが故障した場合であっても、電動モータの機能を維持することが可能となる。 According to the temperature estimation device for an electric motor according to the present invention, the temperature of the oil after passing through the oil cooler based on the temperature of the oil stored in the oil pan, the discharge amount of the oil pump, and the temperature of the cooling medium. Is estimated, and the temperature of the electric motor is estimated based on the operating state of the electric motor and the estimated temperature of the oil (supplied to the electric motor) after passing through the oil cooler. As a result, the function of the electric motor can be maintained even when the temperature sensor that detects the temperature of the electric motor fails.
本発明に係る電動モータの温度推定装置は、電動モータの温度を検出するモータ温度検出手段と、モータ温度検出手段の故障を検知する故障検知手段とを備え、故障検知手段により温度検出手段の故障が検知された場合に、油温推定手段が、オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定し、モータ温度推定手段が、電動モータの温度を推定することが好ましい。 The temperature estimation device for an electric motor according to the present invention comprises a motor temperature detection means for detecting the temperature of the electric motor and a failure detection means for detecting a failure of the motor temperature detection means, and the failure detection means causes a failure of the temperature detection means. Is detected, the oil temperature estimation means estimates the temperature of the oil after passing through the oil cooler, and the motor temperature estimation means preferably estimates the temperature of the electric motor.
このようにすれば、電動モータの温度を検出するモータ温度検出手段が故障したときに、オイルクーラを通過した後のオイルの温度が推定され、電動モータの温度が推定されるので、電動モータの機能を維持することが可能となる。 In this way, when the motor temperature detecting means for detecting the temperature of the electric motor fails, the temperature of the oil after passing through the oil cooler is estimated, and the temperature of the electric motor is estimated. The function can be maintained.
本発明に係る電動モータの温度推定装置では、オイルポンプがエンジンにより駆動され、ポンプ吐出量取得手段が、エンジンの回転数、又は車両の速度に基づいて、オイルポンプの回転数を求めるとともに、該ポンプ回転数からオイルポンプの吐出量を求めることが好ましい。このようにすれば、オイルポンプの吐出量を的確に求めることができる。 In the temperature estimation device for an electric motor according to the present invention, the oil pump is driven by the engine, and the pump discharge amount obtaining means obtains the number of revolutions of the oil pump based on the number of revolutions of the engine or the speed of the vehicle. It is preferable to obtain the discharge amount of the oil pump from the pump rotation speed. If it does in this way, the discharge amount of an oil pump can be calculated | required exactly.
本発明に係る電動モータの温度推定装置は、外気の温度を検出する外気温検出手段を備え、オイルクーラが、オイルと外気との間で熱交換を行う空冷式のオイルクーラであり、油温推定手段が、オイルパンに貯留されているオイルの温度、オイルポンプの吐出量、車両の速度、及び外気の温度に基づいて、オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定することが好ましい。 An electric motor temperature estimation device according to the present invention includes an outside air temperature detecting unit that detects the temperature of outside air, and the oil cooler is an air-cooled oil cooler that performs heat exchange between oil and outside air. It is preferable that the estimating means estimates the temperature of the oil after passing through the oil cooler based on the temperature of the oil stored in the oil pan, the discharge amount of the oil pump, the speed of the vehicle, and the temperature of the outside air.
このようにすれば、空冷式のオイルクーラを用いた場合において、該オイルクーラを通過した後のオイルの温度を精度よく推定することができる。 In this way, when an air-cooled oil cooler is used, the temperature of oil after passing through the oil cooler can be accurately estimated.
本発明に係る電動モータの温度推定装置は、オイルを冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段を備え、オイルクーラが、オイルと冷却水との間で熱交換を行う水冷式のオイルクーラであり、油温推定手段が、オイルパンに貯留されているオイルの温度、オイルポンプの吐出量、及び冷却水の温度に基づいて、オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定することが好ましい。 The temperature estimation device for an electric motor according to the present invention includes a cooling water temperature detecting means for detecting the temperature of cooling water for cooling oil, and the oil cooler is a water-cooled type that exchanges heat between the oil and the cooling water. This is an oil cooler, and the oil temperature estimating means estimates the temperature of the oil after passing through the oil cooler based on the temperature of the oil stored in the oil pan, the discharge amount of the oil pump, and the temperature of the cooling water. It is preferable.
このようにすれば、水冷式のオイルクーラを用いた場合において、該オイルクーラを通過した後のオイルの温度を精度よく推定することができる。 In this way, when a water-cooled oil cooler is used, the temperature of the oil after passing through the oil cooler can be accurately estimated.
本発明に係る電動モータの温度推定装置は、オイルを昇圧して吐出する電動オイルポンプをさらに備え、ポンプ吐出量取得手段が、電動オイルポンプに印加される電力に基づいて、電動オイルポンプの吐出量をさらに求め、油温推定手段が、電動オイルポンプの吐出量をさらに考慮して、オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定することが好ましい。 The temperature estimation device for an electric motor according to the present invention further includes an electric oil pump that boosts and discharges oil, and the pump discharge amount acquisition means discharges the electric oil pump based on the electric power applied to the electric oil pump. It is preferable that the amount is further obtained, and the oil temperature estimating means further considers the discharge amount of the electric oil pump and estimates the temperature of the oil after passing through the oil cooler.
このようにすれば、機械式オイルポンプに加えて電動オイルポンプを備える構成の場合にも、両方のオイルポンプの総吐出量を求めることができ、オイルクーラ通過後のオイルの温度を的確に推定することができる。 In this way, even in the case of an electric oil pump in addition to the mechanical oil pump, the total discharge amount of both oil pumps can be obtained, and the temperature of the oil after passing through the oil cooler is accurately estimated. can do.
本発明に係る電動モータの制御装置は、上記いずれかの電動モータの温度推定装置と、油温推定手段により推定されたオイルの温度に基づいて、電動モータの出力を制限するモータ制御手段とを備えることを特徴とする電動モータの制御装置。 An electric motor control device according to the present invention comprises any one of the above-described electric motor temperature estimation devices and motor control means for limiting the output of the electric motor based on the oil temperature estimated by the oil temperature estimation means. An electric motor control device comprising:
本発明に係る電動モータの制御装置によれば、上記いずれかの電動モータの温度推定装置を備えており、推定されたオイルの温度に基づいて、電動モータの出力が制限される。そのため、上述したように、電動モータの温度を検出する温度センサが故障した場合であっても、電動モータの機能を維持することが可能となる。 The electric motor control device according to the present invention includes any one of the above-described electric motor temperature estimation devices, and the output of the electric motor is limited based on the estimated oil temperature. Therefore, as described above, even if the temperature sensor that detects the temperature of the electric motor fails, the function of the electric motor can be maintained.
本発明によれば、電動モータの温度を検出する温度センサが故障した場合であっても、電動モータの機能を維持することが可能となる。 According to the present invention, the function of the electric motor can be maintained even when the temperature sensor that detects the temperature of the electric motor fails.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
まず、図1を用いて、実施形態に係る電動モータの温度推定装置を用いた電動モータの制御装置1の構成について説明する。図1は、電動モータの温度推定装置を用いた電動モータの制御装置1の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、電動モータの制御装置1を、シリーズ・パラレル・ハイブリッド車(HEV)に適用した場合を例にして説明する。 First, the configuration of an electric motor control device 1 using the electric motor temperature estimation device according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control device 1 using an electric motor temperature estimation device. Here, the case where the electric motor control device 1 is applied to a series-parallel hybrid vehicle (HEV) will be described as an example.
エンジン10は、どのような形式のものでもよいが、例えば、高膨張比サイクルによって圧縮比を高めることにより、熱効率の向上を図ったエンジンなどが好適に用いられる。エンジン10は、エンジン・コントロールユニット(以下「ECU」という)80によって制御される。
The
ECU80には、クランクシャフトの回転位置(エンジン回転数)を検出するクランク角センサ81、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ82、及びエンジン10の冷却水の温度を検出する水温センサ83(特許請求の範囲に記載の冷却水温度検出手段に相当)等の各種センサが接続されている。
The ECU 80 includes a crank angle sensor 81 that detects the rotational position of the crankshaft (engine speed), an accelerator pedal sensor 82 that detects the amount of depression of the accelerator pedal, that is, the opening of the accelerator pedal, and the coolant temperature of the
ECU80は、取得したこれらの各種情報、及び後述するハイブリッド車・コントロールユニット(以下「HEV−ECU」という)50からの制御情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン10を制御する。また、ECU80は、CAN(Controller Area Network)100を介して、アクセルペダル開度や、エンジン回転数、冷却水温度などの各種情報をHEV−ECU50に送信する。
The ECU 80 determines the fuel injection amount, ignition timing, electronically controlled throttle valve, and the like based on the acquired various information and control information from a hybrid vehicle / control unit (hereinafter referred to as “HEV-ECU”) 50 described later. The
エンジン10のクランクシャフトには動力分割機構13が接続されている。動力分割機構13には、減速機等から構成されるドライブトレーン14、及び、主として発電機(ジェネレータ)として動作する第1電動モータ(モータジェネレータ)11が接続されている。動力分割機構13は、例えば、リングギヤ、ピニオンギヤ、サンギヤ、及びプラネタリキャリアから構成される遊星歯車機構を有しており、エンジン10から発生した駆動力を、ドライブトレーン14と第1電動モータ11とに分割して伝達する。
A
一方、ドライブトレーン14には、主として動力源として動作する第2電動モータ(モータジェネレータ)12も接続されている。このように構成されているため、この車両では、エンジン10と第2電動モータ12の2つの動力で車輪(車両)を駆動することができる。また、走行条件に応じて、第2電動モータ12のみによる走行と、エンジン10及び第2電動モータ12による走行とを切替えることができる。さらに、第2電動モータ12で走行しながら、発電することもできる。
On the other hand, the
第1電動モータ11は、例えば、三相交流タイプの交流同期モータであり、上述したように、主に発電機として動作する。第2電動モータ12は、例えば、三相交流タイプの交流同期モータであり、上述したように、主に動力源として動作する。第1電動モータ11及び第2電動モータ12では、ロータに永久磁石を用い、ステータにコイルを用いた。また、第1電動モータ11及び第2電動モータ12は、オイルによって冷却される油冷式の電動モータである。なお、第1電動モータ11及び第2電動モータ12では、ロータにコイルを用い、ステータに永久磁石を用いてもよい。また、第1電動モータ11及び第2電動モータ12として、交流同期モータに代えて、例えば、交流誘導モータや直流モータ等を用いてもよい。
The first
第1電動モータ11のステータ(コイル11a)には、第1電動モータ11のステータ(コイル11a)の温度を検出する第1温度センサ21が取り付けられている。同様に、第2電動モータ12のステータ(コイル12a)には、第2電動モータ12のステータ(コイル12a)の温度を検出する第2温度センサ22が取り付けられている。第1温度センサ21及び第2温度センサ22は、特許請求の範囲に記載のモータ温度検出手段として機能する。第1温度センサ21及び第2温度センサ22としては、例えば、温度によって抵抗値が変化するサーミスタが好適に用いられる。第1温度センサ21及び第2温度センサ22は、HEV−ECU50に接続されており、温度に応じた電気信号(電圧値)がHEV−ECU50で読み込まれる。
A
また、オイルパン30(又はオイルストレーナ31とオイルポンプ32,33と連通する配管)には、オイルパン30に貯留されているオイルの温度を検出する第3温度センサ23が取り付けられている。第3温度センサ23は、特許請求の範囲に記載の油温検出手段として機能する。第3温度センサ23としては、例えば、温度によって抵抗値が変化するサーミスタが好適に用いられる。第3温度センサ23も、HEV−ECU50に接続されており、温度に応じた電気信号(電圧値)がHEV−ECU50で読み込まれる。
A
オイルパン30には、第1電動モータ11並びに第2電動モータ12の潤滑・冷却、及び動力分割機構13やドライブトレーン14等の潤滑を行うためのオイルが貯留されている。オイルパン30に貯留されているオイルを、第1電動モータ11や第2電動モータ12などに供給するために、機械式オイルポンプ(以下、単に「オイルポンプ」ということもある)32、及び電動オイルポンプ(EOP)33が並列に設けられている。
The
機械式オイルポンプ32は、エンジン10によって駆動され、オイルパン30に貯留されているオイルをオイルストレーナ31を介して吸い上げ、昇圧して吐出する。吐出されたオイルはオイルクーラ40に圧送される。なお、機械式オイルポンプ32としては、例えば、同軸式の内接ギヤ・トロコイドタイプや、チェーン駆動式のベーンタイプのものなどが好適に用いられる。
The
電動オイルポンプ33は、例えば、エンジン10が停止されているときに、電動モータ(図示省略)により駆動され、オイルを昇圧して吐出する。吐出されたオイルはオイルクーラ40に圧送される。なお、電動オイルポンプ33は、HEV−ECU50によって駆動が制御される。
For example, when the
機械式オイルポンプ32及び電動オイルポンプ33の下流側には、両オイルポンプから吐出されたオイルと冷却媒体との間で熱交換を行いオイルを冷却するオイルクーラ40が設けられている。本実施形態では、オイルクーラ40として、オイルと外気との間で熱交換を行う空冷式のオイルクーラを用いた。なお、オイルクーラ40として、空冷式のオイルクーラに代えて、例えば、オイルと冷却水(エンジン冷却水)との間で熱交換を行う水冷式のオイルクーラを用いてもよい。
An
車両の駆動力源であるエンジン10、第1電動モータ11、及び第2電動モータ12は、HEV−ECU50によって総合的に制御される。
The
HEV−ECU50は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、その記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等を有して構成されている。
The HEV-
HEV−ECU50には、例えば、外気の温度を検出する外気温センサ58(特許請求の範囲に記載の外気温検出手段に相当)、車両の速度を検出する車速センサ59(特許請求の範囲に記載の車速検出手段に相当)などを含む各種センサが接続されている。また、HEV−ECU50は、CAN100を介して、エンジン10を制御するECU80やビークルダイナミック・コントロールユニット(以下「VDCU」という)等と相互に通信可能に接続されている。HEV−ECU50は、CAN100を介して、ECU80やVDCUから、例えば、エンジン回転数、冷却水温度、及びアクセルペダル開度等の各種情報を受信する
The HEV-
HEV−ECU50は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン10、第1電動モータ11、及び第2電動モータ12の駆動を総合的に制御する。HEV−ECU50は、例えば、アクセルペダル開度(運転者の要求)、車両の運転状態、バッテリ70の充電状態(SOC)などに基づいて、エンジン10の要求出力、及び第1電動モータ11、第2電動モータ12のトルク指令値を求めて出力する。ECU80は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブの開度を調節する。また、後述するパワーコントロールユニット(以下「PCU」という)60は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ61を介して、第1電動モータ11、第2電動モータ12を駆動する。
The HEV-
HEV−ECU50は、第1電動モータ11、第2電動モータ12それぞれのトルク指令値を求める際に、第1電動モータ11、第2電動モータ12それぞれの温度に応じて、トルク指令値を制限する。ここで、HEV−ECU50は、第1,第2電動モータ11,12の温度を直接的に検出する第1,第2温度センサ21,22が故障(フェイル)した場合であっても、第1,第2電動モータ11,12の機能(駆動力出力/発電機能)を維持する(フォールトトレランス)機能を有している。そのため、HEV−ECU50は、故障検知部51、ポンプ吐出量取得部52、動作状態取得部53、油温推定部54、モータ温度推定部55、及びモータ制御部56を機能的に有している。HEV−ECU50では、ROMに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、故障検知部51、ポンプ吐出量取得部52、動作状態取得部53、油温推定部54、モータ温度推定部55、及びモータ制御部56の各機能が実現される。
The HEV-
故障検知部51は、第1温度センサ21及び第2温度センサ22それぞれの故障(フェイル)を検知する。すなわち、故障検知部51は、特許請求の範囲に記載の故障検知手段として機能する。故障検知部51は、例えば、各センサの検出値が、所定時間以上継続して下限値以下の場合には、センサ又はハーネスが短絡(ショート)していると判断する。また、故障検知部51は、各センサの検出値が、所定時間以上継続して上限値以上の場合には、センサ又はハーネスが断線(オープンフェイル)していると判断する。さらに、故障検知部51は、各センサの検出値が、所定時間以上継続して変動しない場合にも故障(張り付きフェイル)と判断する。なお、故障検知部51による、第1温度センサ21及び第2温度センサ22それぞれの故障(フェイル)検知結果は、油温推定部54、モータ温度推定部55、及びモータ制御部56に出力される。
The
ポンプ吐出量取得部52は、機械式オイルポンプ32のオイル吐出量を求める。すなわち、ポンプ吐出量取得部52は、特許請求の範囲に記載のポンプ吐出量取得手段として機能する。より具体的には、ポンプ吐出量取得部52は、エンジン回転数とギヤ比とに基づいて、機械式オイルポンプ32の回転数を求め、該ポンプ回転数から機械式オイルポンプ32のオイル吐出量を求める。なお、エンジン回転数に代えて、例えば、車両の速度に基づいて、機械式オイルポンプ32の吐出量を求めてもよい。
The pump discharge
また、ポンプ吐出量取得部52は、電動オイルポンプ33に印加される電圧のデューティに基づいて、電動オイルポンプ33の吐出量を求める。なお、ポンプ吐出量取得部52により求められた機械式オイルポンプ32の吐出量及び電動オイルポンプ33の吐出量は、油温推定部54に出力される。
The pump discharge
動作状態取得部53は、第1電動モータ11、第2電動モータ12それぞれの動作状態、例えば、出力トルクやモータ回転数等を取得する。すなわち、動作状態取得部53は、特許請求の範囲に記載の動作状態取得手段として機能する。なお、動作状態取得部53により取得された第1電動モータ11、第2電動モータ12それぞれの出力トルクやモータ回転数等は、モータ温度推定部55に出力される。
The operation state acquisition unit 53 acquires the operation states of the first
油温推定部54は、まず、機械式オイルポンプ32の吐出量、及び電動オイルポンプ33の吐出量に基づいて、オイルクーラ40の通油量を求める。なお、オイルクーラ40の通油量は、回路の圧損比率を考慮して求めることが好ましい。次に、油温推定部54は、オイルパン30に貯留されているオイルの温度、オイルクーラ40の通油量、冷却媒体の温度(外気温)、及び車両の速度(車速)に基づいて、オイルクーラ40を通過した後のオイル(すなわち、第1電動モータ11、第2電動モータ12に供給されるオイル)の温度を推定する。すなわち、油温推定部54は、特許請求の範囲に記載の油温推定手段として機能する。
The oil
ここで、油温推定部54は、第1温度センサ21、及び/又は、第2温度センサ22の故障(フェイル)が検知された場合に、オイルクーラ40を通過した後のオイルの温度を推定する。油温推定部54により推定されたオイルの温度は、モータ温度推定部55に出力される。なお、オイルクーラ40として水冷式のものを用いた場合には、油温推定部54は、オイルパン30に貯留されているオイルの温度、オイルポンプの吐出量、及び冷却水の温度に基づいて、オイルクーラ40を通過した後のオイルの温度を推定する。
Here, the oil
モータ温度推定部55は、第1電動モータ11、第2電動モータ12それぞれの動作状態(出力トルクやモータ回転数等)、及び推定されたオイルクーラ40通過後のオイルの温度、並びにオイル流量に基づいて、第1電動モータ11、及び/又は、第2電動モータ12の温度を推定する。すなわち、モータ温度推定部55は、特許請求の範囲に記載のモータ温度推定手段として機能する。ここで、モータ温度推定部55は、第1温度センサ21、及び/又は、第2温度センサ22の故障(フェイル)が検知された場合に、第1電動モータ11、及び/又は、第2電動モータ12(すなわち、故障が検知された温度センサに対応する電動モータ)の温度を推定する。モータ温度推定部55により推定された第1電動モータ11、及び/又は、第2電動モータ12の温度は、モータ制御部56に出力される。
The motor
モータ制御部56は、例えば、アクセルペダル開度(運転者の要求)、車両の運転状態、バッテリ70の充電状態(SOC)などに基づいて、第1電動モータ11、第2電動モータ12それぞれのトルク指令値を設定する。その際に、モータ制御部56は、第1電動モータ11、第2電動モータ12の温度に応じて(例えば140〜160℃以上の場合)、トルク指令値を制限する。
For example, the
モータ制御部56は、第1温度センサ21及び第2温度センサ22の故障(フェイル)が検知されていない場合には、第1温度センサ21により検出された第1電動モータ11の温度、及び第2温度センサ22により検出された第2電動モータ12の温度に応じて、上記トルク指令値を制限する。一方、モータ制御部56は、第1温度センサ21、及び/又は、第2温度センサ22の故障(フェイル)が検知されたときには、モータ温度推定部55により推定された第1電動モータ11、及び/又は、第2電動モータ12の温度に応じて、上記トルク指令値を制限する。すなわち、モータ制御部56は、特許請求の範囲に記載のモータ制御手段として機能する。
When the failure (fail) of the
PCU60は、バッテリ70の直流電力を三相交流の電力に変換して第2電動モータ11(第1電動モータ12)に供給するインバータ61を有している。PCU60は、上述したように、HEV−ECU50から受信した(モータ制御部56において設定された)トルク指令値に基づいて、インバータ61を介して、第1電動モータ11、第2電動モータ12を駆動する。なお、インバータ61は、第1電動モータ11、第2電動モータ12で発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ70を充電する。また、PCU60は、補機類や各ECUの電源として使用するために、バッテリ70の直流高電圧を12Vまで降圧するDC−DCコンバータ62を有している。
The
次に、図2を参照しつつ、電動モータの制御装置1の動作について説明する。図2は、電動モータの温度推定装置を用いた電動モータの制御装置1による電動モータの温度推定処理及び出力制限処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、主としてHEV−ECU50において、所定のタイミングで繰り返して実行される。なお、第1電動モータ11と第2電動モータ12とでは、処理の内容は同一又は同様であるので、ここでは、第1電動モータ11を主にして説明する。
Next, the operation of the electric motor control device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of an electric motor temperature estimation process and an output restriction process by the electric motor control apparatus 1 using the electric motor temperature estimation apparatus. This processing is repeatedly executed mainly at a predetermined timing in the HEV-
まず、ステップS100では、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の回転数Nm1、トルクTm1、温度(ステータ温度)Tst1、及びオイルパン30に貯留されているオイルの温度(油温)To1が読み込まれる。
First, in step S100, the rotation speed Nm1, the torque Tm1, the temperature (stator temperature) Tst1 of the first electric motor 11 (second electric motor 12), and the temperature (oil temperature) To1 of the oil stored in the
次に、第1温度センサ21(第2温度センサ22)の故障(フェイル)が検知されたか否かについての判断が行われる。ここで、フェイルが検知されていない場合には、ステップS104に処理が移行する。一方、フェイルが検知されたときには、ステップS106に処理が移行する。 Next, a determination is made as to whether a failure (failure) of the first temperature sensor 21 (second temperature sensor 22) has been detected. If no failure is detected, the process proceeds to step S104. On the other hand, when a failure is detected, the process proceeds to step S106.
ステップS104では、第1温度センサ21(第2温度センサ22)の検出値に応じて、第1電動モータ11(第2電動モータ12)のベース温度Tmbが設定される。その後、ステップS120に処理が移行する。 In step S104, the base temperature Tmb of the first electric motor 11 (second electric motor 12) is set according to the detection value of the first temperature sensor 21 (second temperature sensor 22). Thereafter, the process proceeds to step S120.
一方、ステップS106では、車速V、エンジン回転数Ne、外気温Ta、及び電動オイルポンプ33の駆動デューティが読み込まれる。 On the other hand, in step S106, the vehicle speed V, the engine speed Ne, the outside air temperature Ta, and the drive duty of the electric oil pump 33 are read.
続いて、ステップS108では、ステップS106で読み込まれた車速V、エンジン回転数Ne、及びステップS100で読み込まれたオイルパン30に貯留されているオイルの温度(油温)To1に基づいて、機械式オイルポンプ32の回転数Nmopと吐出量Qmopが推定される。
Subsequently, in step S108, based on the vehicle speed V read in step S106, the engine speed Ne, and the temperature (oil temperature) To1 of the oil stored in the
続くステップS110では、電動オイルポンプ33が稼働中であるか否かについての判断が行われる。ここで、電動オイルポンプ33が稼働中である場合には、ステップS112において、機械式オイルポンプ32の吐出量Qmop、オイルパン30に貯留されているオイルの温度(油温)To1、及び電動オイルポンプ33の駆動デューティに基づいて、電動オイルポンプ33の吐出量Qeopが推定された後、ステップS114に処理が移行する。一方、電動オイルポンプ33が稼働中でないときには、そのまま(電動オイルポンプ33の吐出量Qeopとしてゼロが代入され)ステップS114に処理が移行する。
In the subsequent step S110, it is determined whether or not the electric oil pump 33 is in operation. Here, when the electric oil pump 33 is operating, in step S112, the discharge amount Qmop of the
ステップS114では、機械式オイルポンプ32の吐出量Qmopと電動オイルポンプ33の吐出量Qeopとが加算されて総吐出量(総流量)が算出されるとともに、該総吐出量(総流量)に基づいて、オイルクーラ40の通油量、及び第1電動モータ11と第2電動モータ12との分配流量が推定される。
In step S114, the total discharge amount (total flow rate) is calculated by adding the discharge amount Qmop of the
次に、ステップS116では、オイルパン30中のオイルの温度To1、オイルクーラ40の通油量、外気温Ta、及び車速Vに基づいて、オイルクーラ40において熱交換がなされた(冷却された)後のオイルの温度To2(すなわち、第1電動モータ11(第2電動モータ12)に供給されるオイルの温度To2)が推定される。
Next, in step S116, heat exchange is performed (cooled) in the
続いて、ステップS118では、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の運転状態、及びステップS116で推定されたオイルの温度To2に基づいて、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の温度(ステータ温度)Tst2が推定される。その後、ステップS120に処理が移行する。 Subsequently, in step S118, based on the operating state of the first electric motor 11 (second electric motor 12) and the oil temperature To2 estimated in step S116, the first electric motor 11 (second electric motor 12). Is estimated (stator temperature) Tst2. Thereafter, the process proceeds to step S120.
ステップS120では、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の温度が所定のMG許容温度Tml以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、温度がMG許容温度Tml未満の場合には、ステップS122において、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の出力上限値として上限出力Plim2が設定された後、ステップS126に処理が移行する。一方、温度がMG許容温度Tml以上のときには、ステップS124において、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の出力上限値として上限出力Plim1が設定された後、ステップS126に処理が移行する。なお、上限出力Plim1は上限出力Plim2よりも小さい値とされている。すなわち、温度がMG許容温度Tml以上のときには、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の出力上限値が制限される。 In step S120, a determination is made as to whether or not the temperature of the first electric motor 11 (second electric motor 12) is equal to or higher than a predetermined MG allowable temperature Tml. Here, when the temperature is lower than the MG allowable temperature Tml, after the upper limit output Plim2 is set as the output upper limit value of the first electric motor 11 (second electric motor 12) in step S122, the process proceeds to step S126. Transition. On the other hand, when the temperature is equal to or higher than the MG allowable temperature Tml, in step S124, the upper limit output Plim1 is set as the output upper limit value of the first electric motor 11 (second electric motor 12), and then the process proceeds to step S126. The upper limit output Plim1 is smaller than the upper limit output Plim2. That is, when the temperature is equal to or higher than the MG allowable temperature Tml, the output upper limit value of the first electric motor 11 (second electric motor 12) is limited.
ステップS126では、例えば、アクセルペダル開度に応じて、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の要求回転数及び要求トルクが設定される。次に、ステップS128では、ステップS126において設定された第1電動モータ11(第2電動モータ12)の要求回転数及び要求トルクに応じて、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の目標回転数及び目標トルクが設定される。 In step S126, for example, the required rotation speed and the required torque of the first electric motor 11 (second electric motor 12) are set according to the accelerator pedal opening. Next, in step S128, the target of the first electric motor 11 (second electric motor 12) is determined according to the required rotation speed and required torque of the first electric motor 11 (second electric motor 12) set in step S126. A rotation speed and a target torque are set.
続いて、ステップS130では、ステップS128において設定された第1電動モータ11(第2電動モータ12)の目標回転数及び目標トルクに応じて、第1電動モータ11(第2電動モータ12)のトルク指令値が設定される。続くステップS132では、ステップS130で設定されたトルク指令値が、ステップS122において設定された上限出力Plim2又はステップS124において設定された上限出力Plim1を満足するように演算が行われ、仮モータトルクが算出される(ステップS134)。 Subsequently, in step S130, the torque of the first electric motor 11 (second electric motor 12) according to the target rotational speed and target torque of the first electric motor 11 (second electric motor 12) set in step S128. The command value is set. In the following step S132, calculation is performed so that the torque command value set in step S130 satisfies the upper limit output Plim2 set in step S122 or the upper limit output Plim1 set in step S124, and the temporary motor torque is calculated. (Step S134).
次に、ステップS136では、ステップS134で算出された仮モータトルクに応じて、最終的なトルク指定値が設定される。そして、続くステップS136において、第1電動モータ11(第2電動モータ12)の目標回転数、目標トルク、トルク指令値がPDU60に出力され、第1電動モータ11(第2電動モータ12)が駆動される。その後、本処理から一旦抜ける。
Next, in step S136, a final torque designation value is set according to the temporary motor torque calculated in step S134. In subsequent step S136, the target rotational speed, target torque, and torque command value of the first electric motor 11 (second electric motor 12) are output to the
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、第1電動モータ11、第2電動モータ12の温度を検出する第1温度センサ21、第2温度センサ22が故障したときに、オイルパン30に貯留されているオイルの温度、機械式オイルポンプ32と電動オイルポンプ33の吐出量(オイルクーラ40の通油量)、外気温、及び車速に基づいて、オイルクーラ40を通過した後のオイルの温度が推定される。そして、第1電動モータ11、第2電動モータ12の動作状態、及び推定されたオイルクーラ40通過後のオイルの温度に基づいて、第1電動モータ11、第2電動モータ12の温度が推定される。その結果、第1電動モータ11、第2電動モータ12の温度を直接的に検出する第1温度センサ21、第2温度センサ22が故障した場合であっても、第1電動モータ11、第2電動モータ12の機能(駆動力出力/発電機能)を維持する(フォールトトレランス)ことが可能となる。
As described above in detail, according to this embodiment, when the
なお、本実施形態によれば、エンジン回転数に基づいて、機械式オイルポンプ32の回転数が求められ、該ポンプ回転数から機械式オイルポンプ32のオイル吐出量が求められる。そのため、機械式オイルポンプ43の吐出量を的確に求めることができる。
According to the present embodiment, the rotational speed of the
また、本実施形態によれば、電動オイルポンプ33の吐出量が考慮されて、オイルクーラ40を通過した後のオイルの温度が推定される。そのため、機械式オイルポンプ32に加えて電動オイルポンプ33を備える構成の場合にも、両方のオイルポンプの総吐出量を求めることができ、オイルクーラ40通過後のオイルの温度を的確に推定することができる。
Moreover, according to this embodiment, the temperature of the oil after passing through the
本実施形態によれば、上述したように、オイルパン30に貯留されているオイルの温度、機械式オイルポンプ32と電動オイルポンプ33の吐出量、外気温、及び車両の速度に基づいて、オイルクーラ40を通過した後のオイルの温度が推定される。そのため、空冷式のオイルクーラ40を用いた場合において、該オイルクーラ40を通過した後のオイル温度を精度よく推定することができる。
According to the present embodiment, as described above, based on the temperature of the oil stored in the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る電動モータの制御装置1を、シリーズ・パラレル・ハイブリッド車(HEV)に適用した場合を例にして説明したが、異なる形式のハイブリッド車(例えば、シリーズ・ハイブリッド車やパラレル・ハイブリッド車など)にも適用することができる。また、電気自動車(EV)や燃料電池自動車(FCV)などにも適用することができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the case where the electric motor control device 1 according to the present invention is applied to a series-parallel hybrid vehicle (HEV) has been described as an example. It can also be applied to hybrid vehicles and parallel hybrid vehicles. Further, it can be applied to an electric vehicle (EV), a fuel cell vehicle (FCV), and the like.
また、上記実施形態では、2つの電動モータ(第1電動モータ11及び第2電動モータ12)を有していたが、電動モータの数は2つには限られず、1つ、又は3つ以上であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although it had two electric motors (the 1st
1 電動モータの制御装置
10 エンジン
11 第1電動モータ(モータジェネレータ)
12 第2電動モータ(モータジェネレータ)
13 駆動力分割機構
21 第1温度センサ
22 第2温度センサ
23 第3温度センサ
30 オイルパン
32 機械式オイルポンプ
33 電動オイルポンプ
40 オイルクーラ
50 HEV−ECU
51 故障検知部
52 ポンプ吐出量取得部
53 動作状態取得部
54 油温推定部
55 モータ温度推定部
56 モータ制御部
58 外気温センサ
59 車速センサ
60 PCU
70 バッテリ
80 ECU
81 クランク角センサ
82 アクセルペダルセンサ
83 水温センサ
100 CAN
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus of
12 Second electric motor (motor generator)
DESCRIPTION OF
REFERENCE SIGNS
70
81 Crank angle sensor 82 Accelerator pedal sensor 83
Claims (7)
オイルパンに貯留されているオイルの温度を検出する油温検出手段と、
前記オイルを昇圧して吐出するオイルポンプの吐出量を求めるポンプ吐出量取得手段と、
前記オイルポンプから吐出されたオイルと冷却媒体との間で熱交換を行いオイルを冷却するオイルクーラと、
前記電動モータの動作状態を取得する動作状態取得手段と、
前記オイルパンに貯留されているオイルの温度、前記ポンプ吐出量取得手段により求められた前記オイルポンプの吐出量、及び前記冷却媒体の温度に基づいて、前記オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定する油温推定手段と、
前記動作状態取得手段により取得された電動モータの動作状態、及び前記油温推定手段により推定されたオイルクーラ通過後のオイルの温度に基づいて、前記電動モータの温度を推定するモータ温度推定手段と、を備えることを特徴とする電動モータの温度推定装置。 An oil-cooled electric motor mounted on the vehicle;
Oil temperature detecting means for detecting the temperature of oil stored in the oil pan;
A pump discharge amount obtaining means for obtaining a discharge amount of an oil pump for boosting and discharging the oil;
An oil cooler that cools oil by exchanging heat between the oil discharged from the oil pump and the cooling medium;
An operation state acquisition means for acquiring an operation state of the electric motor;
The temperature of the oil after passing through the oil cooler based on the temperature of the oil stored in the oil pan, the discharge amount of the oil pump obtained by the pump discharge amount acquisition means, and the temperature of the cooling medium Oil temperature estimating means for estimating
Motor temperature estimating means for estimating the temperature of the electric motor based on the operating state of the electric motor acquired by the operating state acquiring means and the temperature of the oil after passing through the oil cooler estimated by the oil temperature estimating means; A temperature estimation device for an electric motor, comprising:
前記モータ温度検出手段の故障を検知する故障検知手段と、を備え、
前記故障検知手段により前記温度検出手段の故障が検知された場合に、前記油温推定手段は、前記オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定し、前記モータ温度推定手段は、前記電動モータの温度を推定することを特徴とする請求項1に記載の電動モータの温度推定装置。 Motor temperature detecting means for detecting the temperature of the electric motor;
A failure detection means for detecting a failure of the motor temperature detection means,
When a failure of the temperature detection means is detected by the failure detection means, the oil temperature estimation means estimates the temperature of oil after passing through the oil cooler, and the motor temperature estimation means includes the electric motor The temperature estimation device for an electric motor according to claim 1, wherein the temperature of the motor is estimated.
前記ポンプ吐出量取得手段は、前記エンジンの回転数、又は前記車両の速度に基づいて、前記オイルポンプの回転数を求めるとともに、該ポンプ回転数から前記オイルポンプの吐出量を求めることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動モータの温度推定装置。 The oil pump is driven by an engine,
The pump discharge amount obtaining means obtains the number of revolutions of the oil pump based on the number of revolutions of the engine or the speed of the vehicle, and obtains the amount of discharge of the oil pump from the number of revolutions of the pump. The temperature estimation device for an electric motor according to claim 1 or 2.
前記オイルクーラは、オイルと外気との間で熱交換を行う空冷式のオイルクーラであり、
前記油温推定手段は、前記オイルパンに貯留されているオイルの温度、前記オイルポンプの吐出量、前記車両の速度、及び前記外気の温度に基づいて、前記オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動モータの温度推定装置。 An outside air temperature detecting means for detecting the temperature of the outside air;
The oil cooler is an air-cooled oil cooler that exchanges heat between oil and outside air,
The oil temperature estimating means is configured to determine the amount of oil after passing through the oil cooler based on the temperature of the oil stored in the oil pan, the discharge amount of the oil pump, the speed of the vehicle, and the temperature of the outside air. The temperature estimation device for an electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature is estimated.
前記オイルクーラは、オイルと前記冷却水との間で熱交換を行う水冷式のオイルクーラであり、
前記油温推定手段は、前記オイルパンに貯留されているオイルの温度、前記オイルポンプの吐出量、及び前記冷却水の温度に基づいて、前記オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動モータの温度推定装置。 With cooling water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water for cooling the oil;
The oil cooler is a water-cooled oil cooler that exchanges heat between oil and the cooling water,
The oil temperature estimating means estimates the temperature of the oil after passing through the oil cooler based on the temperature of the oil stored in the oil pan, the discharge amount of the oil pump, and the temperature of the cooling water. The temperature estimation device for an electric motor according to any one of claims 1 to 3.
ポンプ吐出量取得手段は、前記電動オイルポンプに印加される電力に基づいて、前記電動オイルポンプの吐出量をさらに求め、
前記油温推定手段は、前記電動オイルポンプの吐出量をさらに考慮して、前記オイルクーラを通過した後のオイルの温度を推定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動モータの温度推定装置。 An electric oil pump that boosts and discharges the oil;
The pump discharge amount acquisition means further determines the discharge amount of the electric oil pump based on the electric power applied to the electric oil pump,
The said oil temperature estimation means estimates the temperature of the oil after passing the said oil cooler further considering the discharge amount of the said electric oil pump, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The temperature estimation apparatus of the described electric motor.
前記油温推定手段により推定されたオイルの温度に基づいて、前記電動モータの出力を制限するモータ制御手段と、を備えることを特徴とする電動モータの制御装置。
The temperature estimation device for an electric motor according to any one of claims 1 to 6,
An electric motor control device comprising: motor control means for limiting the output of the electric motor based on the oil temperature estimated by the oil temperature estimation means.
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