JP2024503557A - 交流電気機械の巻線抵抗および巻線温度を検出するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

方法が、交流（ＡＣ）電気機械のベクトル状態を決定することを含む。方法は、ベクトル状態がゼロベクトル状態であるとき、ＡＣ電気機械の複数の相電流サンプルを取得することと、複数の相電流サンプルに基づいて、減衰時定数を決定することと、減衰時定数に基づいて、ＡＣ電気機械の巻線の抵抗を決定することと、を含む。

Description

関連出願の相互参照

[0001]本願は、２０２１年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／１４０５７９号の利益を主張し、その開示は、本明細書に完全に詳細に記載されているかのように参照により組み込まれる。

[0002]本開示は、交流（ＡＣ）電気機械の巻線抵抗および巻線温度を検出するためのシステムおよび方法に関する。

[0003]このセクションにおける記述は、単に本開示に関連する背景情報を提供するものであり、先行技術を構成しない場合がある。

[0004]ＡＣ電気機械は、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：hybrid electric vehicle）、電気自動車（ＥＶ）、および同様のもの等、様々なコンポーネントおよびシステムに電力を供給する。ＡＣ電気機械に通信可能に結合されたコントローラが、ＡＣ電気機械の様々なパフォーマンス特性を評価するために、ＡＣ電気機械の１つまたは複数のセンサからパフォーマンスデータを取得し得る。一例として、コントローラは、ＡＣ電気機械の様々な相に電流を注入し、温度センサから温度データを取得し、温度データに基づいて、永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）の巻線の温度および／または抵抗を決定し得る。さらに、コントローラは、巻線の決定された抵抗および／または温度に基づいて、フィールド指向制御ルーチン（field-oriented control routines）を実行し得る。

[0005]しかしながら、温度センサは、ＡＣ電気機械のサイズ、およびセンサデータを処理するために必要とされるコントローラロジックの複雑さを増大させ得る。

[0006]このセクションは、本開示の一般的な概要を提供するものであり、その全範囲またはその全ての特徴の包括的な開示ではない。

[0007]本開示は、交流（ＡＣ）電気機械のベクトル状態を決定することを含む方法を提供する。方法は、ベクトル状態がゼロベクトル状態であるとき、ＡＣ電気機械の複数の相電流サンプルを取得することと、複数の相電流サンプルに基づいて、減衰時定数を決定することと、減衰時定数に基づいて、ＡＣ電気機械の巻線の抵抗を決定することと、を含む。

[0008]いくつかの形態では、ベクトル状態は、インバータの複数のスイッチに基づいて決定される。

[0009]いくつかの形態では、ベクトル状態は、複数のスイッチの各々と電源とが集合的に短絡回路を形成するとき、ゼロベクトル状態である。

[0010]いくつかの形態では、ベクトル状態は、ＡＣ電気機械が定常ストール状態（steady state stall condition）において動作するとき、ゼロベクトル状態である。

[0011]いくつかの形態では、方法は、空間ベクトルパルス幅変調ルーチンに基づいて、ＡＣ電気機械を制御することをさらに含む。

[0012]いくつかの形態では、減衰時定数は、複数の相電流サンプルのうちの第１の相電流サンプルの第１の電流の大きさと、複数の相電流サンプルのうちの第２の相電流サンプルの第２の電流の大きさとに基づいて決定される。

[0013]いくつかの形態では、減衰時定数は、第１の電流の大きさの第１の自然対数と第２の電流の大きさの第２の自然対数との間の差に基づいて決定される。

[0014]いくつかの形態では、減衰時定数は、複数の相電流サンプルのうちの第１の相電流サンプルの第１のタイムスタンプと、複数の相電流サンプルのうちの第２の相電流サンプルの第２のタイムスタンプとに基づいて決定される。

[0015]いくつかの形態では、減衰時定数は、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプとの間の差に基づいて決定される。

[0016]いくつかの形態では、抵抗は、巻線のベースラインインダクタンスに基づいて決定される。

[0017]いくつかの形態では、方法は、抵抗に基づいて、巻線の温度を決定することをさらに含む。

[0018]いくつかの形態では、温度は、巻線のベースライン抵抗と、巻線の抵抗の温度係数とに基づいて決定される。

[0019]本開示は、プロセッサと、プロセッサによって実行可能な命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体と、を含むシステムを提供する。命令は、交流（ＡＣ）電気機械のベクトル状態を決定することを含む。命令は、ベクトル状態がゼロベクトル状態であるとき、ＡＣ電気機械の複数の相電流サンプルを取得することと、複数の相電流サンプルに基づいて、減衰時定数を決定することと、減衰時定数に基づいて、ＡＣ電気機械の巻線の抵抗を決定することと、を含む。

[0020]いくつかの形態では、ベクトル状態は、プロセッサに通信可能に結合されたインバータの複数のスイッチに基づいて決定される。

[0021]いくつかの形態では、ベクトル状態は、複数のスイッチの各々と電源とが集合的に短絡回路を形成するとき、ゼロベクトル状態である。

[0022]いくつかの形態では、ベクトル状態は、ＡＣ電気機械が定常ストール状態において動作するとき、ゼロベクトル状態である。

[0023]いくつかの形態では、減衰時定数は、複数の相電流サンプルのうちの第１の相電流サンプルの第１の電流の大きさと、複数の相電流サンプルのうちの第２の相電流サンプルの第２の電流の大きさとに基づいて決定される。

[0024]いくつかの形態では、減衰時定数は、第１の相電流サンプルの第１のタイムスタンプと、第２の相電流サンプルの第２のタイムスタンプとに基づいて決定される。

[0025]いくつかの形態では、減衰時定数は、第１の電流の大きさの第１の自然対数と第２の電流の大きさの第２の自然対数との間の差と、第１のタイムスタンプと第２のタイムスタンプとの間の差とに基づいて決定される。

[0026]本開示は、交流（ＡＣ）電気機械のベクトル状態を決定することを含む方法を提供し、ここで、ベクトル状態は、ゼロベクトル状態および非ゼロベクトル状態のうちの１つである。方法は、ベクトル状態が非ゼロベクトル状態にあるとき、ＡＣ電気機械の複数の相電流サンプルを取得することと、複数の相電流サンプルに基づいて、立ち上がり時定数（a rise time constant）を決定することと、立ち上がり時定数に基づいて、ＡＣ電気機械の巻線の抵抗を決定することと、を含む。

[0027]さらなる応用分野が、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。説明および特定の例は、例示のみを目的として意図されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではないということを理解されたい。

[0028]本開示が十分に理解され得るように、ここで、例として与えられるその様々な形態が説明され、添付の図面への参照が行われる。

[0029]図１Ａは、本開示の教示による、例となる車両のブロック図である。 [0030]図１Ｂは、本開示の教示による、インバータのブロック図である。 [0031]図２Ａは、本開示の教示による、巻線抵抗および巻線温度を決定するためのシステムのブロック図である。 [0032]図２Ｂは、本開示の教示による、空間ベクトルパルス幅変調制御ルーチンのベクトル状態図である。 [0033]図３Ａは、本開示の教示による、ロータ速度およびロータ位置を決定するためのフローチャートである。 [0034]図３Ｂは、本開示の教示による、空間ベクトルパルス幅変調制御ルーチンのグラフである。 [0035]図３Ｃは、本開示の教示による、空間ベクトルパルス幅変調制御ルーチン中の巻線電流のグラフである。

[0036]本明細書で説明される図面は、例示のみを目的としており、本開示の範囲をいかなる形でも限定することを意図するものではない。

[0037]以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、用途、または使用を限定することを意図するものではない。図面全体を通して、対応する参照番号は、同様のまたは対応する部分および特徴を示すことを理解されたい。

[0038]本開示は、空間ベクトルパルス幅変調ルーチンのゼロベクトル状態中に取得される１つまたは複数の瞬時電流測定値に基づいて、ＡＣ電気機械の１つまたは複数の巻線の抵抗および／または温度を決定するシステムを提供する。本明細書でさらに詳細に説明されるように、ゼロベクトル状態中に取得される１つまたは複数の瞬時電流測定値は、コントローラが、追加の温度／抵抗センサを使用せずに、１つまたは複数の巻線の抵抗および／または温度を決定または推定することを可能にし、それによって、ＡＣ電気機械のサイズ、およびセンサデータを処理するために必要とされるコントローラロジックの複雑さを低減させる。

[0039]図１Ａを参照すると、車両５が示される。車両５は、ＡＣ電気機械１０と、電源２０と、インバータ３０と、相電流センサ４０と、ロータセンサ５０と、コントローラ６０と、を含む。車両５は、様々な他のコンポーネントを含み、本明細書で説明されるコンポーネントに限定されないことを理解されたい。

[0040]一形態では、ＡＣ電気機械１０は、ボールランプクラッチアセンブリ等の負荷を駆動するのに必要なトルクを生成するように構成された３相電気モータである。例となるＡＣ電気機械１０は、限定はしないが、特に、同期電気機械（例えば、ＰＭＳＭ）、非同期電気機械、突極形電気機械（salient electrical machine）、非突極形電気機械（non-salient electrical machine）を含む。ＡＣ電気機械１０は、様々なタイプのＡＣ電気機械であり得、本明細書で説明される例に限定されないことを理解されたい。一形態では、ＡＣ電気機械１０は、巻線１２（例えば、ＡＣ電気機械１０の３つの相に対応する３組の巻線）と、ロータ１４と、を含み得る。ＡＣ電気機械１０は、巻線１２およびロータ１４を含むものとして例示されているが、ＡＣ電気機械１０は、本明細書に例示されていない様々な他のコンポーネントを含み得ることを理解されたい。一変形例では、ＡＣ電気機械１０は、負荷を駆動するのに必要なトルクを生成するように構成された直流（ＤＣ）電気機械で置き換えられ得る。

[0041]一形態では、電源２０は、インバータ３０およびコントローラ６０等の、車両５の様々なコンポーネントに電力を供給するように構成されている。一例として、電源２０は、直流（ＤＣ）電力を供給するように構成されたＤＣ電源（例えば、１つまたは複数のバッテリ）を含む。別の例として、電源２０は、ＡＣ電源と、ＤＣ電力を供給するように構成された整流回路と、を含む。

[0042]一形態では、インバータ３０は、電源２０からの電力を３相ＡＣ電気信号に変換し、３相ＡＣ電気信号をＡＣ電気機械１０に供給するように構成された１つまたは複数の回路を含む。一例として、図１Ｂに示されるように、インバータ３０は、６つのスイッチ３２－１、３２－２、３２－３、３２－４、３２－５、３２－６（スイッチ３２と総称される）と、３つのレッグ（legs）３４－１、３４－２、３４－３（レッグ３４と総称される）と、を含む３相電圧源インバータ回路であり得る。例となるスイッチ３２は、限定はしないが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、および／または同様のものを含む。一形態では、レッグ３４の各々は、ＡＣ電気機械１０の巻線１２のうちの１つに電気的に結合される。インバータ３０は、３相ＡＣ電気信号を出力する様々なディスクリート回路および／または集積回路を含み得、本明細書で説明される例に限定されないことを理解されたい。インバータ３０は、限定はしないが、特に、２レベル電圧源インバータ、マルチレベルインバータを含む、他の形態における様々な他のインバータによって実装され得ることも理解されたい。

[0043]一形態では、図１Ａに戻って参照すると、相電流センサ４０は、インバータ３０によってＡＣ電気機械１０の巻線１２に供給されるＡＣ電気信号の電流の大きさを表す情報を生成するように構成されている。一例として、相電流センサ４０は、ホール効果センサ（Hall effect sensor）、変圧器、電流クランプメータ、光ファイバ電流センサ、および同様のものであり得る。いくつかの形態では、相電流センサ４０の数は、ＡＣ電気機械１０の相の数に等しくなり得る。ロータセンサ５０は、ロータ１４の速度および／または角度位置を表す情報を生成するように構成されている。一例として、ロータセンサ５０は、エンコーダ、電磁レゾルバ、および同様のものであり得る。

[0044]一形態では、コントローラ６０は、本明細書で説明される機能を実行するために、他のハードウェアコンポーネントの中でも特に、トランシーバ、ルータ、入力／出力ポート等の様々なハードウェアコンポーネントを含み得る。さらに、コントローラ６０は、フィールド指向制御（ＦＯＣ）モジュール６２と、特性モジュール６４と、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ：space vector pulse width modulation）制御モジュール６６と、を含み得、これらは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等の非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された命令を実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサによって実装される。

[0045]一形態では、ＦＯＣモジュール６２は、相電流センサ４０から取得される電流に基づいて、静止基準座標系電圧の大きさ（the stationary reference frame voltage magnitudes）を決定するように構成される。ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６は、ＦＯＣモジュール６２によって決定された静止基準座標系電圧の大きさに基づいてスイッチ３２を制御し、それによって、ＡＣ電気機械１０の動作を制御するように構成される。特性モジュール６４は、スイッチ３２の状態に基づいて、相電流センサ４０から電流データを選択的に取得し、センサデータに基づいて、巻線１２の抵抗および／または温度を決定するように構成される。ＦＯＣモジュール６２、特性モジュール６４、およびＳＶＰＷＭ制御モジュール６６の機能のさらなる詳細は、図２Ａ～図２Ｂを参照して以下で説明される。

[0046]図２Ａを参照すると、ＦＯＣモジュール６２、特性モジュール６４、およびＳＶＰＷＭ制御モジュール６６の例となる機能ブロック図が示される。一形態では、ＦＯＣモジュール６２は、相電流決定モジュール（ＰＣＤＭ）７０と、静止基準座標系生成モジュール（ＳＲＦＧＭ）８０と、回転基準座標系生成モジュール（ＲＲＦＧＭ）９０と、回転基準座標系電圧モジュール（ＲＲＦＶＭ）１００と、静止基準座標系電圧モジュール（ＳＲＦＶＭ）１１０と、を含む。

[0047]いくつかの形態では、ＰＣＤＭ７０は、相電流センサ４０から取得されたセンサデータに基づいて、各巻線１２の相電流（Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃ）の大きさを決定する。

[0048]一形態では、ＳＲＦＧＭ８０は、各巻線１２の相電流（Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃ）を、静止軸直交軸座標系（the stationary axis quadrature axes frame）（すなわち、αβ座標系）等の、相電流の２軸静止基準座標系表現に変換する。一例として、ＳＲＦＧＭ８０は、以下の関係式によって示されるように、クラーク変換を実行することによって、相電流（Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂ、Ｉ_Ｃ）をαβ座標系（Ｉ_α、Ｉ_β）に変換し得る：

[0049]一形態では、ＲＲＦＧＭ９０は、相電流のαβ座標系表現（Ｉ_α、Ｉ_β）を、直接直交ゼロ座標系（すなわち、ｄｑ座標系）等の、相電流の２軸回転基準座標系表現に変換する。一例として、ＲＲＦＧＭ９０は、以下の関係式によって示されるように、パーク変換を実行することによって、相電流のαβ座標系表現（Ｉ_α、Ｉ_β）をｄｑ座標系（Ｉ_ｑ、Ｉ_ｄ）に変換する：

関係式（３）および（４）において、Ｉ_ｄは、ｄ軸相電流であり、Ｉ_ｑは、ｑ軸相電流であり、θは、ｄｑ座標系がαβ座標系から回転した回転角であり、かつロータセンサ５０から取得される角度位置に基づいている。

[0050]一形態では、ＲＲＦＶＭ１００は、ｄｑ座標系相電流（Ｉ_ｑ、Ｉ_ｄ）および基準ｄｑ座標系相電流（Ｉ_ｑ ^＊、Ｉ_ｄ ^＊）に基づいて、相電圧のｄｑ座標系表現（Ｖ_ｑ、Ｖ_ｄ）を決定する。一形態では、ＲＲＦＶＭ１００は、比例積分（ＰＩ：proportional-integral）コントローラによって実装され得る。ＲＲＦＶＭ１００は、（ロータセンサ５０によって示されるような）ロータ１４の速度と、（相電流センサ４０によって示されるような）ロータ１４のトルクとトルクコマンドとの間の差とに基づいて、基準ｄｑ座標系相電流（Ｉ_ｑ ^＊、Ｉ_ｄ ^＊）を決定し得る。基準ｄｑ座標系相電流（Ｉ_ｑ ^＊、Ｉ_ｄ ^＊）は、他の形態では、巻線１２の電流束に基づいて決定され得ることを理解されたい。したがって、ＲＲＦＶＭ１００は、ｄｑ座標系相電流（Ｉ_ｑ、Ｉ_ｄ）と基準ｄｑ座標系相電流（Ｉ_ｑ ^＊、Ｉ_ｄ ^＊）との間の差、比例、積分定数、およびＰＩコントローラによって実行される積分ルーチンに基づいて、ｄｑ座標系相電圧（Ｖ_ｑ、Ｖ_ｄ）を決定し得る。

[0051]一形態では、ＳＲＦＶＭ１１０は、相電圧のｄｑ座標系表現（Ｖ_ｑ、Ｖ_ｄ）を、相電圧のαβ座標系表現（Ｖ_α、Ｖ_β）に変換する。一例として、ＳＲＦＶＭ１１０は、以下の関係式によって示されるように、相電圧のαβ座標系（Ｖ_α、Ｖ_β）を取得するために、逆パーク変換を実行する：

関係式（５）および（６）において、θは、ｄｑ座標系がαβ座標系から回転した回転角であり、かつロータセンサ５０から取得される角度位置に基づいている。

[0052]ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６は、相電圧のαβ座標系表現（Ｖ_α、Ｖ_β、以下「基準信号」と呼ぶ）に基づいて、ＡＣ電気機械１０に供給される３相ＡＣ電気信号の電圧の大きさおよび／または周波数を選択的に制御するように構成される。ＡＣ電気機械１０に供給される信号の電圧の大きさおよび／または周波数を制御するために、ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６は、基準信号およびベクトル状態図に基づいて、インバータ３０のスイッチ３２を選択的にアクティブ化する。スイッチ３２を選択的にアクティブ化するために、ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６は、バイアス電圧をスイッチ３２に選択的に供給し、それによって、スイッチ３２をオンまたはオフにするように構成される。

[0053]一例として、図２Ｂを参照すると、基準信号２０２およびベクトル状態（Ｖ_０～Ｖ_７）を有するベクトル状態図２００が示される。ベクトル状態（Ｖ_０～Ｖ_７）は、インバータ３０のスイッチ３２の状態に対応し、ゼロベクトル状態または非ゼロベクトル状態（第１のベクトル状態、第２のベクトル状態、．．．、および第６のベクトル状態）のうちの１つであり得る。一例として、図１Ｂおよび図２Ｂを参照すると、ゼロベクトル状態（Ｖ_０）は、スイッチ３２－４、３２－５、３２－６がオンにされ、スイッチ３２－１、３２－２、３２－３がオフにされること（すなわち、巻線１２が短絡され、ＡＣ電気機械１０が定常ストールにおいて動作すること等）に対応する。別のゼロベクトル状態（Ｖ_７）は、スイッチ３２－１、３２－２、３２－３がオンにされ、スイッチ３２－４、３２－５、３２－６がオフにされることに対応する。

[0054]別の例として、第１のベクトル状態（Ｖ_１）は、スイッチ３２－１、３２－５、３２－６がオンにされ、スイッチ３２－２、３２－３、３２－４がオフにされることに対応し得る。第２のベクトル状態（Ｖ_２）は、スイッチ３２－１、３２－２、３２－６がオンにされ、スイッチ３２－３、３２－４、３２－５がオフにされることに対応し得る。第３のベクトル状態（Ｖ_３）は、スイッチ３２－２、３２－４、３２－６がオンにされ、スイッチ３２－１、３２－３、３２－５がオフにされることに対応し得る。第４のベクトル状態（Ｖ_４）は、スイッチ３２－２、３２－３、３２－４がオンにされ、スイッチ３２－１、３２－５、３２－６がオフにされることに対応し得る。第５のベクトル状態（Ｖ_５）は、スイッチ３２－３、３２－４、３２－５がオンにされ、スイッチ３２－１、３２－２、３２－６がオフにされることに対応し得る。第６のベクトル状態（Ｖ_６）は、スイッチ３２－１、３２－３、３２－５がオンにされ、スイッチ３２－２、３２－４、３２－６がオフにされることに対応し得る。非ゼロベクトル状態は、スイッチ状態の様々な組合せを有し得、本明細書で説明される例に限定されないことを理解されたい。

[0055]ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６は、ベクトル状態図２００上の基準信号２０２のロケーションに基づいて、スイッチ３２を選択的にアクティブ化するように構成される。一例として、基準信号２０２が、第１のベクトル状態（Ｖ_１）と第３のベクトル状態（Ｖ_３）との間に位置する場合、ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６は、第１のベクトル状態（Ｖ_１）にしたがって、第１の時間期間の間、および第３のベクトル状態（Ｖ_３）にしたがって、第２の時間期間の間、スイッチ３２をアクティブ化する。したがって、それぞれ第１のベクトル状態（Ｖ_１）および第３のベクトル状態（Ｖ_３）での第１および第２の時間期間に基づく、結果として得られたベクトルは、基準信号２０２に等しい。

[0056]図２Ａに戻って参照すると、特性モジュール６４は、ゼロベクトル状態検出モジュール（ＺＶＳＤＭ）１２０と、電流減衰サンプリングモジュール（ＣＤＳＭ）１３０と、減衰時定数モジュール（ＤＴＣＭ）１４０と、抵抗／温度モジュール（ＲＴＭ）１５０と、を含み得る。

[0057]ＺＶＳＤＭ１２０は、ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６によって示されるようなスイッチ３２のベクトル状態を検出するように構成される。一例として、ＺＶＳＤＭ１２０は、スイッチ３２がゼロベクトル状態にあるか、または非ゼロベクトル状態のうちの１つにあるかを決定するように構成される。

[0058]ＺＶＳＤＭ１２０が、スイッチ３２がゼロベクトル状態にあると決定することに応答して、ＣＤＳＭ１３０は、ＡＣ電気機械１０の定常ストール動作中に電流が減衰するにつれて（as）、巻線１２の複数の瞬時相電流サンプルを取得する。一形態では、巻線１２の各々は、ＡＣ電気機械１０の定常ストール動作中、抵抗－インダクタ（ＲＬ）回路として表され得る。したがって、瞬時相電流サンプルは、以下の関係式に基づいて決定され得る：

関係式（７）、（８）および（９）において、ｉ_１（ｔ）は、第１の瞬時相電流サンプルの大きさであり、ｉ_２（ｔ）は、第２の瞬時相電流サンプルの大きさであり、ｔ_１は、第１の瞬時相電流サンプルのタイムスタンプであり、ｔ_２は、第２の瞬時相電流サンプルのタイムスタンプであり、Ｒ_Ｓは、巻線１２の抵抗であり、Ｌ_Ｓは、巻線１２のインダクタンスであり、Ｉ_０は、巻線１２の電圧、巻線の抵抗（Ｒ_Ｓ）に基づく定常電流であり、τは、巻線１２の減衰時定数である。

[0059]一形態では、ＤＴＣＭ１４０は、巻線１２の減衰時定数を決定するように構成される。ＤＴＣＭ１４０は、第１および第２の瞬時相電流サンプルの大きさの自然対数と、第１および第２の瞬時相電流サンプルのタイムスタンプ間の差とに基づいて、減衰時定数を決定し得る。より具体的には、ＤＴＣＭ１４０は、以下の関係式に示されるように、減衰時定数（τ）を決定するために、第１の瞬時相電流サンプルの大きさを、第２の瞬時相電流サンプルの大きさで除算し得る：

[0060]一形態では、ＲＴＭ１５０は、減衰時定数に基づいて、巻線１２の抵抗を決定するように構成される。巻線１２のインダクタンス（Ｌ_Ｓ）が温度に対して不変であるので、巻線１２の抵抗（Ｒ_Ｓ）は、以下の関係式に示されるように、所定の温度（例えば、室温）での巻線１２のベースラインインダクタンス（Ｌ_０）に基づいて決定され得る：

[0061]一形態では、ＲＴＭ１５０はまた、巻線１２の抵抗（Ｒ_Ｓ）に基づいて、巻線１２の温度を決定するように構成される。ＲＴＭ１５０は、以下の関係式に示されるように、既知の抵抗と温度の変換関係式（resistance-to-temperature conversion relations）を使用して、巻線１２の温度（Ｔ）を決定し得る：

関係式（１２）において、Ｒ_０は、所定の温度（例えば、室温）での巻線１２の抵抗（Ｒ_Ｓ）であり、Ｃは、巻線１２の抵抗の温度係数であり、Ｔ_０は、所定の温度（例えば、室温）での巻線１２の温度（Ｔ）である。

[0062]図２Ａ～図２Ｂが、ゼロベクトル状態中の巻線１２の抵抗および／または温度を決定するように構成されているコントローラ６０を開示する一方で、コントローラ６０はまた、他の変形形態では、非ゼロベクトル状態における巻線１２の抵抗および／または温度を決定し得ることを理解されたい。一例として、一形態では、ＺＶＳＤＭ１２０が、スイッチ３２が非ゼロベクトル状態にあると決定することに応答して、ＣＤＳＭ１３０は、関係式（７）、（８）および（９）を使用して、電流が上昇するにつれて、巻線１２の複数の瞬時相電流サンプルを取得する。その後、ＤＴＣＭ１４０は、関係式（１０）を使用して、巻線１２の立ち上がり時定数を決定し得、ＲＴＭ１５０は、関係式（１１）および／または（１２）を使用して、立ち上がり時定数に基づいて、巻線１２の抵抗および／または温度を決定し得る。

[0063]さらに、図２Ａ～図２Ｂが、ＳＶＰＷＭ制御モジュール６６を使用して供給される３相ＡＣ電気信号の電圧の大きさおよび／または周波数を制御するコントローラ６０を開示する一方で、他の変形形態では、他の制御ルーチンが実行され得ることを理解されたい。一例として、コントローラ６０のＳＶＰＷＭ制御モジュール６６は、ＡＣ電気機械１０に供給される信号の電圧の大きさおよび／または周波数を選択的に制御するために、他のフィールド指向制御ルーチン、ブロック整流ルーチン、正弦波整流ルーチン、台形整流ルーチンおよび同様のものを実行するように構成された他のモジュールと置き換えられ得る。したがって、ＡＣ電気機械１０の他の制御ルーチンについて、コントローラ６０のＺＶＳＤＭ１２０は、同様の方法で、スイッチ３２がゼロベクトル状態（すなわち、スイッチ３２－４、３２－５、３２－６がオンにされ、スイッチ３２－１、３２－２、３２－３がオフにされるとき、またはスイッチ３２－１、３２－２、３２－３がオンにされ、スイッチ３２－４、３２－５、３２－６がオフにされるとき）にあるか、非ゼロベクトル状態にあるかを決定し得る。

[0064]図３Ａを参照すると、巻線１２の抵抗を決定するためのルーチン３００が示され、コントローラ６０によって実行される。３０４において、コントローラ６０は、ＳＶＰＷＭルーチンのベクトル状態を決定する。３０８において、コントローラ６０は、ＳＶＰＷＭルーチンがゼロベクトル状態にあるかどうかを決定する。一例として、上記で説明されたように、ＳＶＰＷＭルーチンは、スイッチ３２－１、３２－２、３２－３（またはスイッチ３２－４、３２－５、３２－６）が集合的にアクティブ化される（例えば、図３Ｂに示されるＳＶＰＷＭプロット３５０の時間期間（１、１、１））か、または集合的に非アクティブ化される（例えば、ＳＶＰＷＭプロット３５０の時間期間（０、０、０））場合、ゼロベクトル状態にある。ＳＶＰＷＭルーチンがゼロベクトル状態にある場合、ルーチン３００は、３１２に進む。さもなければ、ＳＶＰＷＭルーチンがゼロベクトル状態にない場合、ルーチン３００は、３０４に進む。

[0065]３１２において、コントローラ６０は、複数の瞬時相電流減衰サンプル（例えば、図３Ｃに示される電流プロット３６０の瞬時相電流減衰サンプル３６２および３６４、瞬時相電流減衰サンプル３７２、３７４、ならびに／または瞬時相電流減衰サンプル３８２、３８４）を取得する。３１６において、コントローラ６０は、複数の瞬時相電流減衰サンプルに基づいて、巻線１２の減衰時定数を決定する。３２０において、コントローラ６０は、減衰時定数に基づいて、巻線１２の抵抗および／または温度を決定する。

[0066]他の変形形態では、ルーチン３００と同様のルーチンが、非ゼロベクトル状態中の巻線１２の抵抗を決定するために実行され得ることを理解されたい。一例として、ＳＶＰＷＭルーチン（または、ＡＣ電気機械１０の他の制御ルーチン）がゼロベクトル状態にない場合、コントローラ６０は、複数の瞬時相電流立ち上がりサンプル（例えば、図３Ｃに示される期間（１、０、０）または（１、１、０）のうちの１つにおける瞬時相電流サンプル）を取得し得る。その後、コントローラ６０は、複数の瞬時相電流立ち上がりサンプルに基づいて、巻線１２の立ち上がり時定数を決定し、立ち上がり時定数に基づいて、巻線１２の抵抗および／または温度を決定し得る。

[0067]本明細書で別段に明示されていない限り、機械的／熱的特性、組成パーセンテージ、寸法および／もしくは公差、または他の特性を示す全ての数値は、本開示の範囲を説明する際に、「約」または「略」という単語によって修飾されるものとして理解されるべきである。この修飾は、産業的実施、製造技術および試験能力を含む様々な理由から望ましい。

[0068]本明細書で使用される場合、Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理和ＯＲを使用して、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「少なくとも１つのＡ、少なくとも１つのＢ、および少なくとも１つのＣ」を意味するものと解釈されるべきではない。

[0069]本開示の説明は、本質的に単なる例示であり、したがって、本開示の実体から逸脱しない変形形態は、本開示の範囲内にあることが意図される。そのような変形形態は、本開示の趣旨および範囲からの逸脱と見なされるべきではない。

[0070]図面では、矢尻によって示される、矢印の方向は、概して、例示の対象となる情報（データまたは命令等）の流れを示す。例えば、要素Ａおよび要素Ｂは様々な情報を交換するが、要素Ａから要素Ｂへ送信される情報が例示に関連するとき、矢印は、要素Ａから要素Ｂまでを指し得る。この一方向の矢印は、他のいかなる情報も要素Ｂから要素Ａへ送信されないことを暗示するものではない。さらに、要素Ａから要素Ｂへ送られる情報については、要素Ｂは、要素Ａに情報に対する要求を送り得、または要素Ａへの情報の確認応答を受け取り得る。

[0071]本願では、「モジュール」および／または「コントローラ」という用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル式、アナログ式、または混合アナログ／デジタル式ディスクリート回路、デジタル式、アナログ式、または混合アナログ／デジタル式集積回路、組合せ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ回路（共有型、専用型、またはグループ型）、プロセッサ回路によって実行されるコードを記憶するメモリ回路（共有型、専用型、またはグループ型）、説明された機能を提供する他の好適なハードウェアコンポーネント、またはシステムオンチップ等における、上記のうちのいくつかまたは全てからなる組合せを指し得るか、その一部であり得るか、またはそれを含み得る。

[0072]メモリという用語は、コンピュータ可読媒体という用語のサブセットである。本明細書で使用される場合、コンピュータ可読媒体という用語は、媒体（搬送波上等）を通じて伝播される一時的な電気信号または電磁信号を包含せず、したがって、コンピュータ可読媒体という用語は、有形および非一時的なものとみなされ得る。非一時的で有形のコンピュータ可読媒体の非限定的な例としては、不揮発性メモリ回路（フラッシュメモリ回路、消去可能プログラマブル読取専用回路、またはマスク読取専用回路等）、揮発性メモリ回路（スタティックランダムアクセスメモリ回路またはダイナミックランダムアクセスメモリ回路等）、磁気記憶媒体（アナログまたはデジタル磁気テープまたはハードディスクドライブ等）、および光記憶媒体（ＣＤ、ＤＶＤ、またはブルーレイディスク等）がある。

[0073]本願で説明された装置および方法は、コンピュータプログラムにおいて具現化される１つまたは複数の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成される専用コンピュータによって、部分的または完全に実装され得る。上記で説明された機能ブロック、フローチャートコンポーネント、およびその他の要素は、熟練した技術者またはプログラマの日常業務によってコンピュータプログラムに変換され得るソフトウェア仕様として機能する。

Claims (20)

1. 交流（ＡＣ）電気機械（１０）のベクトル状態（Ｖ）を決定することと、
   前記ベクトル状態（Ｖ）が、ゼロベクトル状態であるとき、
   前記ＡＣ電気機械の複数の相電流サンプル（ｉ）を取得することと、
   前記複数の相電流サンプル（ｉ）に基づいて、減衰時定数（τ）を決定することと、
   前記減衰時定数（τ）に基づいて、前記ＡＣ電気機械（１０）の巻線（１２）の抵抗（Ｒ_Ｓ）を決定することと、
   を備える方法。
2. 前記ベクトル状態（Ｖ）は、インバータ（３０）の複数のスイッチ（３２）に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ベクトル状態（Ｖ）は、前記複数のスイッチ（３２）の各々と電源（２０）とが集合的に短絡回路を形成するとき、前記ゼロベクトル状態である、請求項２に記載の方法。
4. 前記ベクトル状態（Ｖ）は、前記ＡＣ電気機械（１０）が定常ストール状態において動作するとき、前記ゼロベクトル状態である、請求項２に記載の方法。
5. 空間ベクトルパルス幅変調ルーチンに基づいて、前記ＡＣ電気機械（１０）を制御することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記減衰時定数（τ）は、前記複数の相電流サンプルのうちの第１の相電流サンプルの第１の電流の大きさと、前記複数の相電流サンプル（ｉ）のうちの第２の相電流サンプルの第２の電流の大きさとに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
7. 前記減衰時定数（τ）は、前記第１の電流の大きさの第１の自然対数と前記第２の電流の大きさの第２の自然対数との間の差に基づいて決定される、請求項６に記載の方法。
8. 前記減衰時定数（τ）は、前記複数の相電流サンプルのうちの第１の相電流サンプルの第１のタイムスタンプと、前記複数の相電流サンプル（ｉ）のうちの第２の相電流サンプルの第２のタイムスタンプとに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
9. 前記減衰時定数（τ）は、前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプとの間の差に基づいて決定される、請求項８に記載の方法。
10. 前記抵抗（Ｒ_Ｓ）は、前記巻線（１２）のベースラインインダクタンスに基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
11. 前記抵抗（Ｒ_Ｓ）に基づいて、前記巻線（１２）の温度を決定することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
12. 前記温度は、前記巻線（１２）のベースライン抵抗と、前記巻線（１２）の抵抗の温度係数とに基づいて決定される、請求項１１に記載の方法。
13. システムであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサによって実行可能な命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体と、
    を備え、ここにおいて、前記命令は、
    交流（ＡＣ）電気機械のベクトル状態を決定することと、
    前記ベクトル状態が、ゼロベクトル状態であるとき、
    前記ＡＣ電気機械の複数の相電流サンプルを取得することと、
    前記複数の相電流サンプルに基づいて、減衰時定数を決定することと、
    前記減衰時定数に基づいて、前記ＡＣ電気機械の巻線の抵抗を決定することと、
    を含む、システム。
14. 前記ベクトル状態は、前記プロセッサに通信可能に結合されたインバータの複数のスイッチに基づいて決定される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記ベクトル状態は、前記複数のスイッチの各々と電源とが集合的に短絡回路を形成するとき、前記ゼロベクトル状態である、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記ベクトル状態は、前記ＡＣ電気機械が定常ストール状態において動作するとき、前記ゼロベクトル状態である、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記減衰時定数は、前記複数の相電流サンプルのうちの第１の相電流サンプルの第１の電流の大きさと、前記複数の相電流サンプルのうちの第２の相電流サンプルの第２の電流の大きさとに基づいて決定される、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記減衰時定数は、前記第１の相電流サンプルの第１のタイムスタンプと、前記第２の相電流サンプルの第２のタイムスタンプとに基づいて決定される、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記減衰時定数は、
    前記第１の電流の大きさの第１の自然対数と前記第２の電流の大きさの第２の自然対数との間の差と、
    前記第１のタイムスタンプと前記第２のタイムスタンプとの間の差と、
    に基づいて決定される、請求項１８に記載のシステム。
20. 交流（ＡＣ）電気機械のベクトル状態を決定すること、ここにおいて、前記ベクトル状態は、ゼロベクトル状態および非ゼロベクトル状態のうちの１つである、と、
    前記ベクトル状態が、前記非ゼロベクトル状態であるとき、
    前記ＡＣ電気機械の複数の相電流サンプルを取得することと、
    前記複数の相電流サンプルに基づいて、立ち上がり時定数を決定することと、
    前記立ち上がり時定数に基づいて、前記ＡＣ電気機械の巻線の抵抗を決定することと、
    を備える方法。

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