JP2018007545A - 推定器及び推定器システム - Google Patents

Abstract

【課題】推定器において、冷却用オイルで冷却される回転電機の流路構造を複雑化することなく、回転電機のコイル温度を高精度に推定することである。【解決手段】推定器１０は、入力信号、及び対象モデルを表す関係式を用いて状態量を計算するモデル部２３と、状態量を補正するための補正信号を計測する補正信号計測用センサ１２と、補正信号により状態量を補正するための値をモデル部に出力する補正部２４と、モデル部２３を、冷却用オイルの流れの変化に関係するオイル流れ関係値に応じて変更するモデル変更部とを含む。補正信号計測用センサは、ステータコイルを構成するコイル導線、またはコイル導線に接続された端子、またはコイル導線及び端子の間に接続された動力線を構成する金属部材上であって、冷却用オイルがかからない位置に接触して配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却用オイルで冷却され、ステータコイルを有する回転電機に対し、ステータコイルの温度を推定する推定器及び推定器システムに関する。

モータまたは発電機である回転電機は、ステータコイルを有する。このような回転電機では、ステータコイルのコイル温度が過度に上昇すると、回転電機の性能低下を招くおそれがある。これにより、ステータコイルを冷却用オイルで冷却することが考えらえる。また、温度センサを用いてコイル温度を計測することが行われる。例えば、走行用モータを有する電気自動車、またはハイブリッド車両において、モータのステータコイルの近傍にセンサを取り付けることにより、コイル温度を計測することが行われる。

特許文献１には、回転電機のステータに複数の流路から１つが選択されて冷却用オイルを供給することにより、回転電機が搭載される車体の傾斜状態に関係なく、回転電機の重力方向の略真上から中心軸方向に冷却用オイルを落下させる構成が記載されている。

特開２０１０−２８８８７号公報

ステータコイルに取り付けた温度センサによりコイル温度を計測する構成では、オイルが温度センサにかかると、温度センサがオイル温度に近い温度を計測する可能性がある。これにより、温度センサにオイルがかかるか否かに応じて温度センサの出力が異なり、コイル温度が高精度に推定できない可能性がある。このことから、コイル電流を制御する場合に、大きな安全率を持ってコイルを保護する必要があり、ステータコイルの物理的な許容上限温度より大幅に低い温度に達した場合でも、安全率からコイル電流の低下によりモータ出力を低下させることが行われる。これにより回転電機の出力を効果的に発揮できないおそれがある。

一方、特許文献１に記載された構成において、回転電機のコイル温度を温度センサにより計測する構成が考えられる。この場合、モータが搭載される車体の傾斜にかかわらず温度センサへの冷却用オイルのかかり方が一定になる可能性はある。しかしながら、この構成では流路構造がかなり複雑になる。

本発明の目的は、推定器及び推定器システムにおいて、冷却用オイルで冷却される回転電機の流路構造を複雑化することなく、回転電機のコイル温度を高精度に推定できる構成を提供することである。

本発明に係る推定器は、冷却用オイルで冷却され、ステータコイルを有する回転電機に対し、前記ステータコイルの温度を推定する推定器であって、入力信号、及び対象モデルを表す関係式を用いて状態量を計算するモデル部と、前記状態量を補正するための補正信号を計測する補正信号計測用センサと、前記補正信号により前記状態量を補正するための値をモデル部に出力する補正部と、前記モデル部を、前記冷却用オイルの流れの変化に関係するオイル流れ関係値に応じて変更するモデル変更部とを備える。そして、前記補正信号計測用センサは、前記ステータコイルを構成するコイル導線、または前記コイル導線に接続された端子、または前記コイル導線及び前記端子の間に接続された動力線を構成する金属部材上であって、前記冷却用オイルがかからない位置に接触して配置される。

また、本発明に係る推定器システムは、複数の推定器と、前記複数の推定器で推定されたステータコイルの温度から前記ステータコイルの最高温度を選択する選択手段とを備え、前記複数の推定器のそれぞれは請求項１の推定器である。

本発明に係る推定器及び推定器システムによれば、冷却用オイルで冷却される回転電機の流路構造を複雑化することなく、コイル温度を高精度に推定できる。これにより、ステータコイルを大きな安全率で保護する必要がなくなるので、例えば回転電機がモータである場合に、物理的にステータコイルが許容する温度上限近くまでモータの出力を発生させることができる。

本発明に係る実施形態の推定器を適用するモータにおいて、推定器を構成する補正信号計測用センサの取付位置を示す図である。 実施形態の推定器における信号処理を示すブロック図である。 実施形態の推定器を構成するオブザーバの概念図である。 実施形態の推定器に用いたコイルの熱抵抗モデルの１例を示す図である。 車両の前後方向加速度がモータを冷却するオイルの流れに与える影響を示す模式図である。 車両の前後方向に対する傾斜角度がオイルの流れに与える影響を示す模式図である。 車両の傾きと、コイルの最高温度との関係を求めた実験結果を示す図である。 コイルにおいて温度が最高になる位置での温度と、端子台における端子温度との相関関係を表すコヒーレンス関数について、コヒーレンス関数及びモータトルクの関係を示す図（ａ）と、コヒーレンス関数及びオイル流量の関係を示す図（ｂ）とである。 実施形態の推定器に用いたコイルの熱抵抗モデルの別例を示す図である。 実施形態の推定器における、比較例の温度推定装置に対するコイル温度の推定値についての誤差の割合を求めた実験結果を示す図であって、比較例の誤差を１として示す図である。 実施形態の推定器において、コイル温度の推定誤差とモータトルクとの関係を求めた実験結果を示す図（ａ）と、コイル温度の推定誤差とオイル流量との関係を求めた実験結果を示す図（ｂ）である。 本発明に係る実施形態の推定器システムの構成を示す図である。 モータにおいて、図１２の推定器システムを構成する複数の推定器が配置される複数の範囲を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料、及び個数は、説明のための例示であって、推定器及び推定器システムの仕様に応じて適宜変更することができる。以下において複数の実施形態や、変形例などが含まれる場合、それらを適宜組み合わせて実施することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、本文中の説明においては、必要に応じてそれ以前に述べた符号を用いるものとする。以下では、回転電機がモータである場合を説明するが、回転電機は発電機としてもよい。

図１は、実施形態の推定器１０を適用する回転電機としてのモータ５０において、推定器１０を構成する補正信号計測用センサである補正センサ１２の取付位置を示す図である。まず、モータ５０を説明する。モータ５０は、ステータ５２と、ロータ（図示せず）とを備える。ステータ５２は、環状のステータコア５３に３相のステータコイル５４ｕ、５４ｖ、５４ｗが取り付けられる。

３相のステータコイル５４ｕ、５４ｖ、５４ｗの一部は、ステータコア５３から外側に導出されて３本の動力線５６ｕ、５６ｖ、５６ｗを形成する。以下、動力線５６ｕ、５６ｖ、５６ｗは総称して、動力線５６と記載する。また、ステータコイル５４ｕ、５４ｖ、５４ｗは総称してコイル５４と記載する。各動力線５６の一端には端子５８が、その端子５８の一部をかしめることにより動力線５６との接触部が密着状態となるように固定される。これにより動力線５６と端子５８との間の熱抵抗は十分に低くなる。なお、動力線と端子とは、溶接またははんだ付けにより、熱抵抗が十分に低い状態で密着させて固定してもよい。各端子５８は端子台（図示せず）に固定され、端子台を介して、電源側のインバータに接続された３相の電線（図示せず）に接続される。

ロータは、ステータ５２の径方向内側に対向するように配置され、回転軸（図示せず）の外径側に固定される。ロータは、ロータコアの周方向複数位置に配置された磁石を含んで構成される。なお、モータを誘導電動機とする場合には、ロータコアにロータコイルが配置される。モータ５０は、ステータコイルが通電されることによりステータに磁界を発生させ、ロータの磁石との間での磁気的相互作用によりロータを回転させる。

ステータの軸方向端部には、環状のコイルエンド５９が形成される。モータ５０では、図１に矢印αで示すように、モータ５０の軸方向端部の上側に配置された滴下部６０から冷却用オイルを滴下することにより、コイルエンド５９の表面に図１に矢印βで示すように冷却用オイルを流す。これにより、モータ５０が冷却される。コイルエンド５９の表面を流れた冷却用オイルは、下側のオイル溜まり（図示せず）から回収された後、オイル経路（図示せず）を流れて滴下部６０に戻る。

このようなモータ５０は、電気自動車またはハイブリッド車等の車両に搭載されて使用される。ハイブリッド車は、車輪の駆動源としてエンジン及びモータを含む。例えば、モータ５０は走行用モータであり、走行用モータから車輪に動力を伝達することにより、車輪を駆動させる。

このようなモータ５０において、比較例として、図１の二点鎖線Ｇで示すコイル温度推定用のセンサを、動力線とは異なるコイルの近傍位置に取り付けることが考えられる。比較例では、センサの検出信号が制御装置に送信されて、制御装置がコイルの最高温度を推定する。このような比較例では、オイルがセンサにかかり、かつ、車両の傾き、または車両の前後方向加速度等によってオイルのかかり状態が変化する可能性がある。例えば、モータ５０の駆動状態、または車両の運動状態に応じてコイルにおける最高温度を示す位置は変化する可能性がある。これにより、センサによるコイルの推定温度の推定精度が悪化する可能性がある。一方、オイルのかかり状態がコイル温度の推定に影響を与えないように、オイルがかからないように、ステータコア５３付近のコイルから大きく離れた位置にセンサを取り付けることも考えられる。このとき、コイルから大きく離れた位置で温度を推定することになり、コイル温度の推定精度が悪化する可能性がある。

実施形態の推定器１０は、このような不都合を解消することを目的として発明されたものである。以下で説明するように、推定器１０は、オブザーバ２２（図２、図３）を含む。オブザーバ２２は、コイル５４の熱抵抗モデルを表す関係式をオブザーバ２２の内部に持ち、コイル温度を計算によって推定する。このとき、オブザーバ２２は、常にモデル化誤差、センサ誤差等の誤差を補正するための補正信号を必要とする。この補正信号は、コイル温度と相関がない信号であればオブザーバ２２に利用することができない。相関が高い信号を得るために、コイル近傍の温度を補正信号として用いることが考えられるが、その場合にはオイルがかかりやすくなる。そこで、本発明者は、熱の伝達経路が異なる部分も含めて実測によりコイル温度との相関がある位置を調査した。その結果、コイルから離れた端子及び動力線でもコイルに対し温度の相関が高いことが分かった。以下では、実施形態のオブザーバ２２として、端子を構成する金属部材上で計測された温度を表す補正信号を用いる場合を説明する。なお、動力線５６において、オイルがかからない位置の温度を表す補正信号を用いることもできる。

図２は、推定器１０における信号処理を示すブロック図である。図３は、推定器１０を構成するオブザーバ２２の概念図である。

推定器１０は、コイル５４のコイル温度、例えばコイル５４の最高温度を推定する。推定器１０は、制御装置２０と、補正信号計測用センサとしての補正センサ１２（図１、図２）とを備える。制御装置２０は、オブザーバ２２を含む。オブザーバ２２は、モデル部２３と、補正部２４と、モデル変更部としてのオイル滴下位置推定部２６とを有する。図３では、モデル変更部を直線矢印Ｈで示している。

モデル部２３は、入力信号、及び対象モデルを表す関係式を用いて状態量としてのコイル５４の最高温度の推定値である推定最高コイル温度Ｔｍと、補正信号の推定値である推定端子温度Ｔｒとを計算する。

図４を用いて対象モデルである熱抵抗モデルの具体例を説明する。図４は、推定器１０に用いたコイル５４の熱抵抗モデルの１例を示す図である。熱抵抗モデルは、熱抵抗Ｒｒで接続されたコイル５４及び被検出部としての端子５８を含む。コイル５４は推定最高コイル温度Ｔｍを有し、端子５８は補正信号推定値としての推定端子温度Ｔｒを有する。コイル５４及び端子５８には雰囲気温度Ｔａを有する部分が熱抵抗Ｒａ、Ｒｂでそれぞれ接続される。オイル温度Ｔoを有する冷却用オイルはコイル５４に熱抵抗Ｒｏで接続される。推定最高コイル温度Ｔｍを発生する部分への流入熱流量として、銅損ＲＩ^２と鉄損ＫｅＩ^２ω^２とが入力される。また、端子５８への流入熱流量として、銅損ＲｃＩ^２が入力される。

図４に示す熱抵抗モデルは、次の（１）式、（２）式の関係式で表される。

（１）式、（２）式において、Ｃｔはコイル５４の熱容量であり、Ｒはコイル５４の電気抵抗、Ｉはコイルを流れる電流であるモータ電流、Ｋｅは渦電流損係数である鉄損係数であり、ωはモータ回転数である。また、Ｃｒは端子５８の熱容量であり、Ｒｃは端子５８の電気抵抗である。なお、（１）式において、鉄損は、ヒステリシス損が大きい材料では、材料によるヒステリシス損係数をＫｈとして、ＫｈＩ^２ωで見積もる場合もある。

このような熱抵抗モデルでは、（１）式から理解されるように、コイル５４を構成する導線は、モータ電流による銅損ＲＩ^２、及び磁場変化によるステータコア５３の鉄損ＫｅＩ^２ω^２で生じる熱によって温度上昇する。一方、（２）式から理解されるように、端子５８では、磁場変化がほとんど影響しないので、銅損ＲｃＩ^２が大きく影響して温度上昇する。

図４を参照して、導線などで生じた発熱により、導体としてのコイル５４及び端子５８の熱マスの温度が上昇する。一方、オイルによりコイル５４が冷却されることにコイル５４はオイルによって熱が奪われる。これとともに、ステータコア５３と、ステータ５２が固定されるモータケース（図示せず）等を通じて、エンジンルーム内にも熱が逃げる。このため、雰囲気温度Ｔａが上昇する。また、コイル５４の熱マスと、端子５８の熱マスの間でも、導体等を介して熱の授受がある。このときの発熱と熱の授受とによって、熱マスの温度が決定される。

（１）式、（２）式では、入力信号として、モータ電流Ｉ、モータ回転数ω、オイル温度Ｔｏ、雰囲気温度Ｔａが入力されることにより、推定最高コイル温度Ｔｍ及び推定端子温度Ｔｒが計算される。

図２に戻って、モデル部２３には入力信号として、冷却用オイルのオイル温度Ｔｏ、モータ電流Ｉ、モータ回転数ω、モータ５０の制御に用いられるキャリア周波数ｆｃ、モデル雰囲気温度Ｔａのうち、１つまたは複数を表す信号が入力される。例えば、図４の熱抵抗モデルの場合には、入力信号として、オイル温度Ｔｏ、モータ電流Ｉ、モータ回転数ω、モデル雰囲気温度Ｔａがモデル部２３に入力される。

具体的には、推定器１０は、冷却オイル温検出手段であるオイル温度センサ３０、モータ電流センサ３１、モータ回転数センサ３２、及び雰囲気温度センサ３３を備える。オイル温度センサ３０は、冷却用オイルの温度を検出する。モータ電流センサ３１は、コイルに入力される電流量を検出する。モータ回転数センサ３２は、単位時間当たりのロータの回転数を検出する。雰囲気温度センサ３３は、対象モデルの雰囲気温度であるモデル雰囲気温度Ｔａを検出する。オイル温度センサ３０、モータ電流センサ３１、モータ回転数センサ３２及び雰囲気温度センサ３３の検出信号は、モデル部２３に入力される。モータ回転数センサ３２は、ロータの回転速度を検出するモータ回転速度センサとしてもよい。

補正センサ１２は、補正信号が表わす端子温度Ｔｒａを計測する温度センサである。補正センサ１２は、コイル５４を構成するコイル導線に接続された端子５８（図１）を構成する金属部材上であって、冷却用オイルがかからない位置に接触して配置される。補正センサ１２は、補正信号を補正部２４に出力する。

補正部２４は、端子温度Ｔｒａを表す補正信号により状態量を補正する。状態量は、コイル５４の最高温度の推定値である推定最高コイル温度Ｔｍと、補正信号の推定値である推定端子温度Ｔｒとである。

補正センサ１２は、端子５８に配置する場合に限定せず、例えば、コイル導線を構成する金属部材上であって、冷却用オイルがかからない位置に接触して配置されてもよい。このとき、コイル導線の一部が動力線を形成してもよい。

補正センサ１２は、コイル導線及び端子５８の間に動力線が別部材として接続される場合に、動力線を構成する金属部材上であって、冷却用オイルがかからない位置に補正センサ１２が接触して配置されてもよい。

モデル部２３は、推定最高コイル温度Ｔｍ及び推定端子温度Ｔｒを出力する。このうち、推定端子温度Ｔｒは、補正部２４に入力される。補正部２４には、補正信号が表わす端子温度Ｔｒａも入力され、端子温度Ｔｒａと推定端子温度Ｔｒとの差分に対応して算出されるコイル温度差が、モデル部２３に入力される。差分は状態量を補正するためのものである。モデル部２３では、一般的なオブザーバ２２と同様に、コイル温度差に対応するゲインによって、推定最高コイル温度Ｔｍ及び推定端子温度Ｔｒを補正する。これにより、補正部２４は、補正信号により、端子温度Ｔｒａと推定端子温度Ｔｒとの差分に対応する値をモデル部２３に出力することにより、状態量としての推定最高コイル温度Ｔｍ及び推定端子温度Ｔｒを補正する。

さらに、推定器１０は、モデル変更部としてのオイル滴下位置推定部２６を備える。以下、オイル滴下位置推定部２６は、オイル位置推定部２６と記載する。オイル位置推定部２６は、モデル部２３を冷却用オイルの流れの変化に関係するオイル流れ関係値に応じて変更する。例えば、オイル位置推定部２６は、オイル流れ関係値として、車両の前後方向に対する傾き、車両の前後方向加速度である前後加速度、及び冷却用オイルの流量の１つまたは２つ以上の組み合わせでモデル部２３を変更する。

図２では、推定器１０は、傾斜角センサ３５と前後加速度センサ３６とを備える。傾斜角センサ３５は、車両の前後方向に対する傾斜角度を検出する。前後加速度センサ３６は、車両の前後加速度を検出する。傾斜角センサ３５及び前後加速度センサ３６の検出信号はオイル位置推定部２６に入力される。オイル位置推定部２６は、傾斜角センサ３５及び前後加速度センサ３６の検出信号から、車両の傾き及び車両の加速度の組み合わせでモデル部２３を変更する。具体的には、オイル位置推定部２６は、車両の傾き及び車両の加速度の組み合わせから、オイル滴下位置を推定する。そして、オイル位置推定部２６は、その推定滴下位置から予め定めた関係またはマップを用いて、モデル部２３を表す関係式の係数、例えば熱抵抗Ｒｏを変更する。これによりモデル部２３が変更される。

図５は、車両７０の前後加速度がモータを冷却するオイルの流れに与える影響を示す模式図である。図６は、車両の前後方向に対する傾斜角度がオイルの流れに与える影響を示す模式図である。図５では、車両が前進方向（図５の矢印γ方向）に加速する際に、滴下部６０（図１）から滴下されたオイルが流れる方向を模式的に矢印Ｐ１で示している。図５から明らかなように、オイルは前進加速時に後側に傾斜する方向に流れる。これにより、オイルの滴下位置が変化する。また、図６に示すように、車両７０が坂道に位置する場合のように車両７０が傾斜した場合には、オイルは、車両７０の後側に傾斜する方向（矢印Ｐ２方向）に流れる。これによっても、オイルの滴下位置が変化する。

図７は、車両の傾きと、コイルの最高温度との関係を求めた実験結果を示す図である。図７では、モータ電流、モータ回転数、オイル流量、及びオイル温度は一定としている。図７に示すように、オイルがモータ５０の上方からかかる状態で、車両が傾斜する場合に、その傾斜角度の変化に応じてコイルの最高温度が変化し、傾斜角度と最高温度との間に高い相関があることが分かる。

オイル位置推定部２６は、図５〜図７で説明した関係から、車両の傾き及び車両の加速度の組み合わせを用いてオイルの滴下位置を推定し、推定した位置に応じてモデル部２３を変更する。

図２では、モデル変更部として、オイル位置推定部２６を用いたが、他の構成でもよい。例えば推定器１０がオイル流量を検出するオイル流量センサ３７（図２）を備え、オイル流量センサ３７の検出信号からモデル部２３を変更する構成としてもよい。また、モデル変更部は、車両の傾き、車両の加速度、及び冷却用オイルのオイル流量の３つの組み合わせからモデル部２３を変更する構成としてもよい。

上記の推定器１０によれば、コイル温度を高精度に推定できる。これにより、コイル５４を大きな安全率で保護する必要がなくなるので、例えばモータ５０では、物理的にコイル５４が許容する温度上限近くまでモータ５０の出力を発生させることができる。また、推定器１０によれば、特許文献１に記載された構成と異なり、オイルで冷却されるモータ５０の流路構造を複雑化することがない。

推定器１０によりコイル温度を高精度に推定できる理由は、温度センサである補正センサ１２の位置とモデルの変更とにある。まず、補正センサ１２の位置について、実施形態と異なり、コイル近傍に温度センサが配置される場合には、温度センサにオイルがかかる可能性が高い。そして、温度センサにオイルがかかると、温度センサの検出温度がコイル温度よりオイルの温度に近い値となるので、コイル温度を精度よく推定することが困難である。

一方、上記のように温度センサである補正センサ１２を、コイル５４から離れて、かつオイルがかからない位置に配置された端子５８を構成する金属上に接触して配置する場合には、コイル５４の温度と端子温度との相関が高いことが分かった。これにより、オブザーバ２２では、オイルがかからない端子５８の温度を用いることによりコイル温度を高精度に推定できる。

図８（ａ）は、コイルにおいて温度が最高になる位置での温度と、端子台における端子温度との相関関係を表すコヒーレンス関数について、コヒーレンス関数及びモータトルクの関係を示す図である。図８（ｂ）は、端子温度についてのコヒーレンス関数及びオイル流量の関係を示す図である。

コヒーレンス関数は、コイル温度と端子温度とのそれぞれの信号のスペクトルの所定周波数成分を掛け合わせて平均化したクロススペクトルの絶対値の二乗を測定入力及び系の出力のそれぞれのパワースペクトルで割り算したものである。コヒーレンス関数が高いことは、コイル温度と端子温度との相関が高いことを表す。

図８に示した結果から、パラメータとしてモータトルク及びオイル流量を用いた場合でも、それらの変化に関係なくコヒーレンス関数をほぼ０．８以上と高くできた。これにより、端子温度をオブザーバ２２に利用可能であることを確認できた。

また、モデルの変更について、オイルをコイルに滴下する冷却方式では、コイルの冷却の程度がオイルの流れ状態に大きく依存する。オイルの流れ状態を支配する最大の要因は、車両のピッチ運動によるモータの前後方向に対する傾きである。実施形態では、車両の傾きをパラメータにしてモデル部を変更するため、コイル温度の推定精度を向上できる。

図９は、実施形態の推定器１０に用いたコイルの熱抵抗モデルの別例を示す図である。図９に示す別例では、図４に示したモデルにおいて、雰囲気温度を有する部分から端子５８への熱伝達経路を省略している。図９に示すモデルは、ステータコア５３（図１）及びモータケース等を通じてエンジンルーム内への熱の移動が小さい場合に有効に適用できる。このため、図９のモデルを表す関係式では、（１）式及び（２）式において、雰囲気温度Ｔａ、熱抵抗Ｒａ、Ｒｂを含む項が省略される。また、図２において、雰囲気温度センサ３３が省略される。その他の構成及び作用は、図１〜図４に示した構成と同様である。

図１０、図１１は、実施形態によるコイル温度の推定精度を確認した結果を示している。図１０は、実施形態の推定器における、比較例の温度推定装置に対するコイル温度の推定値についての誤差の割合を求めた実験結果を示す図であって、比較例の誤差を１として示す図である。図１０の横軸は複数の実験パターンの整理番号を示している。比較例では、図１に二点鎖線Ｇで示す位置に温度センサを配置して、温度センサにより検出した温度からコイル温度を推定する。実施形態は、図１〜３で示した構成を用いた。図１０において、太線Ｃ１が比較例を示しており、細線Ｃ２が実施形態を示している。図１０に示す結果から明らかなように、実施形態では比較例に比べて大幅にコイル温度の推定誤差を低減できた。

図１１は、実施形態の推定器１０において、コイル温度の推定誤差とモータトルクとの関係を求めた実験結果を示す図（ａ）と、コイル温度の推定誤差とオイル流量との関係を求めた実験結果を示す図（ｂ）である。図１１に示す結果から明らかなように、実施形態ではモータトルク及びオイル流量が変化した場合でも、コイル温度の推定誤差の増大を抑えることができる。

図１２は、実施形態の推定器システム４０の構成を示す図である。図１３は、モータ５０において、推定器システム４０を構成する複数の推定器４１，４２，４３，４４が配置される複数の範囲を示す図である。

推定器システム４０は、４つの推定器４１，４２，４３，４４と、選択手段４５とを備える。４つの推定器４１，４２，４３，４４のそれぞれの構成は、上記の図１から図３に示した推定器１０と同様である。図１３に示すように、モータ５０のステータコイルは、周方向の同じ長さの範囲Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４によって、複数の熱マスに分けることができる。複数の推定器１０は、複数の熱マスの最高温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４をそれぞれ推定する。具体的には、４つの推定器４１，４２，４３，４４は、それぞれコイルの４つの熱マスＪ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４の最高温度を推定する。各推定器１０で異なる熱モデルを持つことができる。推定最高温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は選択手段４５に入力される。

選択手段４５は、４つの推定器４１，４２，４３，４４で推定されたコイルの推定最高温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４からコイルの最高温度を選択する。これにより、モータ５０は熱の分布を表すモデルとなり、コイルの熱の分布を求めることもできる。このとき、（１）式及び（２）式において、コイルの熱容量Ｃｔ、推定最高コイル温度Ｔｍ、熱抵抗Ｒｒ、Ｒａは行列となる。

このような推定器システム４０では、モデル部２３の状態量を増加させることにより、コイルの温度分布を知ることができ、局部的な昇温まで考慮した制御が可能になる。これにより熱によるモータ５０の劣化を抑制できる。

なお、上記の（１）式において、モータの制御で用いられるキャリア周波数ｆｃを考慮した鉄損を入れてもよい。この場合の損失は、（１）式のＫｅＩ^２ω^２の代わりにキャリアによる電流リプル量Ｉｃ、比例定数ｎｅ、キャリア周波数ｆｃを用いて、渦電流損としてのｎｅＩｃ^２ｆｃ^２、もしくは比例定数ｎｈを用いて、ヒステリシス損としてのｎｈＩｃ^２ｆｃが用いられる。このとき、キャリア周波数算出部３８（図２）で算出されたキャリア周波数ｆｃが、オブザーバ２２で用いられる入力信号として用いられてもよい。したがって、推定器１０で用いられる入力信号は、オイル温度Ｔｏ、モータ電流Ｉ、モータ回転数ω、キャリア周波数ｆｃ、及び雰囲気温度Ｔａのうち、１つまたは複数を表す信号とすることができる。

１０ 推定器、１２ 補正センサ、２０ 制御装置、２２ オブザーバ、２３ モデル部、２４ 補正部、２６ オイル滴下位置推定部、３０ オイル温度センサ、３１ モータ電流センサ、３２ モータ回転数センサ、３３ 雰囲気温度センサ、３５ 傾斜角センサ、３６ 前後加速度センサ、３７ オイル流量センサ、３８ キャリは周波数算出部、４０ 推定器システム、４１，４２，４３，４４ 推定器、４５ 選択手段、５０ モータ、５２ ステータ、５３ ステータコア、５４ｕ、５４ｖ、５４ｗ ステータコイル、５６ｕ、５６ｖ、５６ｗ 動力線、５８ 端子、５９ コイルエンド、６０ 滴下部。

Claims (4)

1. 冷却用オイルで冷却され、ステータコイルを有する回転電機に対し、前記ステータコイルの温度を推定する推定器であって、
   入力信号、及び対象モデルを表す関係式を用いて状態量を計算するモデル部と、
   前記状態量を補正するための補正信号を計測する補正信号計測用センサと、
   前記補正信号により前記状態量を補正するための値をモデル部に出力する補正部と、
   前記モデル部を、前記冷却用オイルの流れの変化に関係するオイル流れ関係値に応じて変更するモデル変更部とを備え、
   前記補正信号計測用センサは、前記ステータコイルを構成するコイル導線、または前記コイル導線に接続された端子、または前記コイル導線及び前記端子の間に接続された動力線を構成する金属部材上であって、前記冷却用オイルがかからない位置に接触して配置される、推定器。
2. 請求項１の推定器において、
   前記補正信号計測用センサが前記金属部材としての前記端子上に配置され、
   前記モデル変更部は、前記オイル流れ関係値として、前記回転電機が搭載された車両の傾き、前記車両の加速度、及び前記冷却用オイルの流量の１つまたは２つ以上の組み合わせで前記モデル部を変更する、推定器。
3. 請求項１または請求項２に記載の推定器において、
   前記推定器で用いられる入力信号が、前記冷却用オイルの温度、回転電機電流、回転電機回転数、前記回転電機の制御に用いられるキャリア周波数、前記対象モデルの雰囲気温度のうち、１つまたは複数を表す信号である、推定器。
4. 複数の推定器と、
   前記複数の推定器で推定されたステータコイルの温度から前記ステータコイルの最高温度を選択する選択手段とを備え、
   前記複数の推定器のそれぞれは請求項１の推定器である、推定器システム。
   

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