JP3644354B2 - 温度推定方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、温度センサが設けられていない部分の温度を推定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温度の測定には、温度センサを用いるのが普通である。しかし、温度センサを直接取り付けられない部分の温度を知りたい場合がある。また、温度センサの数が多くなるに従ってその故障確率が高くなるので、温度センサの数をなるべく減らしたい場合もある。このような場合に、従来は、温度以外の物理量を測定し、その物理量の温度依存性に基づいて温度が推定されていた。例えば、特開平７−２３４４１６２号公報には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）の順方向電流と順方向電圧とを測定し、その電流／電圧特性の温度依存性からＩＧＢＴの温度を推定する技術が開示されている。
【０００３】
また、温度センサが取り付けられている場合にも、温度センサの異常を検出するために、その部分の温度を他の手段で推定する場合がある。例えば、特開平１０−６２２６６号公報には、モータのコイル温度測定用のサーミスタの異常を検出するために、コイル温度を別の手段で推定する技術が開示されている。この技術では、コイルのインダクタンスと電流値とからコイルの抵抗値を求め、その抵抗値の温度依存性からコイル温度を推定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の温度推定技術では、温度の被推定部分に関する特定の物理的特性を測定し、その物理的特性の温度依存性に基づいて温度を推定していた。このような物理的特性としては、温度依存性が明瞭に現れるようなものが利用される。
【０００５】
しかし、被推定部分の種類によっては、温度依存性が明瞭に現れるような物理的特性を測定できない場合もある。また、このような物理的特性を測定できるとしても、センサの数を低減するために、物理的特性の測定を行いたくない場合もある。このような種々の事情から、温度の被推定部分に関する物理的特性の温度依存性を直接利用する方法以外の手段で温度を推定することのできる技術が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、温度の被推定部分に関する物理的特性の温度依存性を直接利用する方法以外の手段で温度を推定することのできる技術を提供することを目的とする
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明の温度推定方法は、第１と第２の対象物の一方の温度から他方の温度を推定する方法であって、前記第１の対象物は、前記第２の対象物を冷却するために前記第２の対象物の近傍を通る循環路で循環する冷却材であって、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、前記第２の対象物は、車両駆動用のパワー半導体素子又は電動機を構成する部材であって、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有し、前記方法は、（ａ）前記第１と第２の対象物の一方の温度を決定する工程と、（ｂ）前記第１と第２の対象物の他方の温度を、前記工程（ａ）で決定された温度と、前記通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定する工程と、を備える。なお、工程（ａ）における一方の対象物の温度の決定は、温度センサを用いて行われてもよく、あるいは、他の推定方法によって行われてもよい。なお、前記第１の対象物は車両駆動用の電動機のステータ鉄心であり、前記第２の対象物は前記電動機のステータコイルであり、前記第１の対象物は、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、前記第２の対象物は、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有するものとしてもよい。
【０００８】
上記の構成によれば、第１と第２の対象物の他方の温度を、何らかの手段で決定された一方の温度と、第２の対象物の発熱を引き起こす通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定するので、これらの対象物に関する物理的特性の温度依存性を直接利用する方法以外の手段で温度を推定することが可能である。
【０００９】
なお、前記第１の対象物の温度をＴ１、前記第２の対象物の温度をＴ２、前記通電量を実質的に表す値に関連付けられた前記第２の対象物の温度上昇量をΔＴとするとき、前記温度上昇量ΔＴと前記通電量を実質的に表す値との関係が予め設定されており、
前記工程（ｂ）における推定が、次式、
Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴ
に従って実行されるようにしてもよい。
【００１０】
こうすれば、通電量を実質的に表す値から温度上昇量ΔＴを決定し、これを用いて第１または第２の対象物の温度を容易に推定することが可能である。
【００１１】
第１と第２の対象物の組み合わせとしては、種々のものが考えられる。
【００１２】
例えば、前記第２の対象物はパワー半導体素子であり、前記第１の対象物は前記パワー半導体素子を冷却するための冷却材であるとしてもよい。このとき、前記工程（ｂ）は、予め設定された前記温度上昇量ΔＴと前記パワー半導体素子の通電量を実質的に表す値との関係から、前記パワー半導体素子の通電量を実質的に表す値に応じて前記温度上昇量ΔＴを決定する工程を含む。
【００１３】
パワー半導体素子は、熱容量がかなり小さく、急速に温度変化するのが普通である。従って、パター半導体素子の通電量を実質的に表す値と、冷却材温度とから、パワー半導体素子と冷却材の一方の温度を容易に推定することが可能である。
【００１４】
あるいは、前記第１の対象物は電動機のステータ鉄心であり、前記第２の対象物は前記電動機のステータコイルであるとしてもよい。このとき、前記工程（ｂ）は、予め設定された前記温度上昇量ΔＴと前記電動機の通電量を実質的に表す値との関係から、前記電動機の通電量を実質的に表す値に応じて前記温度上昇量ΔＴを決定する工程を含む。
【００１５】
この構成では、ステータ鉄心とステータコイルの一方の温度と、電動機の通電量を実質的に表す値とから、他方の温度を推定することが可能である。
【００１６】
上記構成において、前記工程（ａ）は、前記電動機のステータを冷却するための冷却材の温度と、前記電動機の通電量を実質的に表す値とに基づいて前記ステータ鉄心の温度を決定する工程を含むようにしてもよい。
【００１７】
この構成では、冷却材の温度からステータ鉄心の温度を決定でき、これからさらにステータコイルの温度も推定することができる。
【００１８】
他の構成では、前記第２の対象物は電動機のステータ鉄心であり、前記第１の対象物は前記電動機のステータを冷却するための冷却材であるとしてもよい。このとき、前記工程（ｂ）は、前記冷却材の温度と、前記電動機の通電量を実質的に表す値とに基づいて前記ステータ鉄心の温度を決定する工程を含む。
【００１９】
この構成では、ステータ鉄心と冷却材の一方の温度と、電動機の通電量を実質的に表す値とから、他方の温度を推定することが可能である。
【００２０】
あるいは、前記第２の対象物はパワー半導体素子であり、前記第１の対象物はパワー半導体素子を冷却するための冷却材であるとしてもよい。このとき、前記工程（ａ）は、前記パワー半導体素子に設けられた温度センサによって前記パワー半導体素子の温度を測定する工程を含み、前記工程（ｂ）は、前記冷却材の温度を、前記パワー半導体素子の通電が無い状態における前記パワー半導体素子の温度変化から決定する工程を含むものとしてもよい。
【００２１】
パワー半導体素子に通電が無い状態では、パワー半導体素子の温度は冷却材の温度にほぼ等しい温度に急速に収束する。従って、通電が無い状態のパワー半導体素子の温度変化から、冷却材の温度を決定することが可能である。
【００２２】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、温度の推定方法および装置、その装置を備える車両、その方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．ハイブリッド車両の全体構成：
Ｂ．ハイブリッド車両の基本動作：
Ｃ．パワートランジスタの温度推定：
Ｄ．第１のモータＭＧ１の温度推定：
Ｅ．第２のモータＭＧ２の温度推定：
Ｆ．冷却水の温度推定（その１）：
Ｇ．冷却水の温度推定（その２）：
Ｉ．変形例
【００２４】
Ａ．ハイブリッド車両の全体構成：
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は、エンジン１５０と、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、の３つの原動機を備えている。ここで、「モータ／ジェネレータ」とは、モータとしても機能し、また、ジェネレータとしても機能する原動機を意味している。なお、以下では簡単のため、これらを単に「モータ」と呼ぶ。車両の制御は、制御システム２００によって行われる。
【００２５】
制御システム２００は、メインＥＣＵ２１０と、ブレーキＥＣＵ２２０と、バッテリＥＣＵ２３０と、エンジンＥＣＵ２４０とを有している。各ＥＣＵは、マイクロコンピュータや、入力インタフェース、出力インタフェースなどの複数の回路要素が１つの回路基板上に配置された１ユニットとして構成されたものである。メインＥＣＵ２１０は、モータ制御部２６０とマスタ制御部２７０とを有している。マスタ制御部２７０は、３つの原動機１５０，ＭＧ１，ＭＧ２の出力の配分などの制御量を決定する機能を有している。
【００２６】
エンジン１５０は、通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転はエンジンＥＣＵ２４０により制御されている。エンジンＥＣＵ２４０は、マスタ制御部２７０からの指令に従って、エンジン１５０の燃料噴射量その他の制御を実行する。
【００２７】
モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期電動機として構成されており、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２，１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１３１，１４１が巻回されたステータ１３３，１４３とを備える。ステータ１３３，１４３はケース１１９に固定されている。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１４３に巻回された三相コイル１３１，１４１は、それぞれ駆動回路１９１，１９２を介して２次バッテリ１９４に接続されている。駆動回路１９１，１９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを１対ずつ備えたトランジスタインバータである。駆動回路１９１，１９２はモータ制御部２６０によって制御される。モータ制御部２６０からの制御信号によって駆動回路１９１，１９２のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９４とモータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。モータＭＧ１，ＭＧ２はバッテリ１９４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を力行と呼ぶ）、ロータ１３２，１４２が外力により回転している場合には三相コイル１３１，１４１の両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ１９４を充電することもできる（以下、この動作状態を回生と呼ぶ）。
【００２８】
エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸は、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１と、リングギヤ１２２と、プラネタリピニオンギヤ１２３を有するプラネタリキャリア１２４と、から構成されている。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０のクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１３０はクランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータＭＧ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１２９とデファレンシャルギア１１４とを介して車軸１１２および車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。
【００２９】
制御システム２００は、車両全体の制御を実現するために種々のセンサを用いており、例えば、運転者によるアクセルの踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ１６５、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ１６７、ブレーキの踏み込み圧力を検出するためのブレーキセンサ１６３、バッテリ１９４の充電状態を検出するためのバッテリセンサ１９６、およびモータＭＧ２の回転数を測定ための回転数センサ１４４などを利用している。リングギヤ軸１２６と車軸１１２はチェーンベルト１２９によって機械的に結合されているため、リングギヤ軸１２６と車軸１１２の回転数の比は一定である。従って、リングギヤ軸１２６に設けられた回転数センサ１４４によって、モータＭＧ２の回転数のみでなく、車軸１１２の回転数も検出することができる。
【００３０】
図２は、駆動回路１９１，１９２の内部構成を示す説明図である。駆動回路１９１，１９２は、それぞれ６個のパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６で構成された三相のトランジスタインバータである。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６としては、例えばＩＧＢＴなどの種々のパワー半導体素子を利用することができる。第１の駆動回路１９１内の６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、電源ラインＬ１，Ｌ２の間に直列接続されたトランジスタ対が３組配列に接続された構成を有している。各一対のトランジスタの中間の節点には、第１のモータＭＧ１の三相コイルがそれぞれ接続されている。モータ制御部２６０（図１）は、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオン時間の割合をＰＷＭ制御することによって、三相コイル１３４の各コイルに流れる電流を擬似的な正弦波に形成する。第２の駆動回路１９２も、第１の駆動回路１９１と同様に構成されている。
【００３１】
なお、第１の駆動回路１９１の三相出力配線のうちのＵ相とＶ相の配線には、電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を検出するための２つの電流センサ１９７ｕ，１９７ｖが設けられている。同様に、第２の駆動回路１９２のＵ相とＶ相の出力配線にも、電流Ｉｕ２，Ｉｖ２を検出するための２つの電流センサ１９８ｕ，１９８ｖが設けられている。これらの電流の測定値は、モータ制御部２６０（図１）に入力される。なお、三相の電流値の和はゼロなので、Ｗ相の電流はＵ相とＶ相の電流から決定される。
【００３２】
Ｂ．ハイブリッド車両の基本的動作：
ハイブリッド車両の基本的な動作を説明するために、以下ではまず、プラネタリギヤ１２０の動作について説明する。プラネタリギヤ１２０は、上述した３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転数が決定されると残りの回転軸の回転数が決まるという性質を有している。各回転軸の回転数の関係は次式（１）の通りである。
【００３３】
Ｎｃ＝Ｎｓ×ρ／（１＋ρ）＋Ｎｒ×１／（１＋ρ） …（１）
【００３４】
ここで、Ｎｃはプラネタリキャリア軸１２７の回転数、Ｎｓはサンギヤ軸１２５の回転数、Ｎｒはリングギヤ軸１２６の回転数である。また、ρは次式で表される通り、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比である。
【００３５】
ρ＝［サンギヤ１２１の歯数］／［リングギヤ１２２の歯数］
【００３６】
また、３つの回転軸のトルクは、回転数に関わらず、次式（２），（３）で与えられる一定の関係を有する。
【００３７】
Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ） …（２）
Ｔｒ＝Ｔｃ×１／（１＋ρ）＝Ｔｓ／ρ …（３）
【００３８】
ここで、Ｔｃはプラネタリキャリア軸１２７のトルク、Ｔｓはサンギヤ軸１２５のトルク、Ｔｒはリングギヤ軸１２６のトルクである。
【００３９】
本実施例のハイブリッド車両は、このようなプラネタリギヤ１２０の機能により、種々の状態で走行することができる。例えば、ハイブリッド車両が走行を始めた比較的低速な状態では、エンジン１５０を停止したまま、モータＭＧ２を力行することにより車軸１１２に動力を伝達して走行する。同様にエンジン１５０をアイドル運転したまま走行することもある。
【００４０】
走行開始後にハイブリッド車両が所定の速度に達すると、制御システム２００はモータＭＧ１を力行して出力されるトルクによってエンジン１５０をモータリングして始動する。このとき、モータＭＧ１の反力トルクがプラネタリギヤ１２０を介してリングギヤ１２２にも出力される。
【００４１】
エンジン１５０を運転してプラネタリキャリア軸１２７を回転させると、上式（１）〜（３）を満足する条件下で、サンギヤ軸１２５およびリングギヤ軸１２６が回転する。リングギヤ軸１２６の回転による動力はそのまま車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。サンギヤ軸１２５の回転による動力は第１のモータＭＧ１で電力として回生することができる。一方、第２のモータＭＧ２を力行すれば、リングギヤ軸１２６を介して車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに動力を出力することができる。
【００４２】
定常運転時には、エンジン１５０の出力が、車軸１１２の要求動力（すなわち車軸１１２の回転数×トルク）とほぼ等しい値に設定される。このとき、エンジン１５０の出力の一部はリングギヤ軸１２６を介して直接車軸１１２に伝えられ、残りの出力は第１のモータＭＧ１によって電力として回生される。回生された電力は、第２のモータＭＧ２がリングギヤ軸１２６を回転させるトルクを発生するために使用される。この結果、車軸１１２を所望の回転数で所望のトルクで駆動することが可能である。
【００４３】
車軸１１２に伝達されるトルクが不足する場合には、第２のモータＭＧ２によってトルクをアシストする。このアシストのための電力には、第１のモータＭＧ１で回生した電力およびバッテリ１４９に蓄えられた電力が用いられる。このように、制御システム２００は、車軸１１２から出力すべき要求動力に応じて２つのモータＭＧ１，ＭＧ２の運転を制御する。
【００４４】
本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０を運転したまま後進することも可能である。エンジン１５０を運転すると、プラネタリキャリア軸１２７は前進時と同方向に回転する。このとき、第１のモータＭＧ１を制御してプラネタリキャリア軸１２７の回転数よりも高い回転数でサンギヤ軸１２５を回転させると、上式（１）から明らかな通り、リングギヤ軸１２６は後進方向に反転する。制御システム２００は、第２のモータＭＧ２を後進方向に回転させつつ、その出力トルクを制御して、ハイブリッド車両を後進させることができる。
【００４５】
プラネタリギヤ１２０は、リングギヤ１２２が停止した状態で、プラネタリキャリア１２４およびサンギヤ１２１を回転させることが可能である。従って、車両が停止した状態でもエンジン１５０を運転することができる。例えば、バッテリ１９４の残容量が少なくなれば、エンジン１５０を運転し、第１のモータＭＧ１を回生運転することにより、バッテリ１９４を充電することができる。車両が停止しているときに第１のモータＭＧ１を力行すれば、そのトルクによってエンジン１５０をモータリングし、始動することができる。
【００４６】
Ｃ．パワートランジスタの温度推定：
図３は、駆動回路１９１，１９２のパワートランジスタを冷却するための冷却システムの構成を示す説明図である。駆動回路１９１，１９２を構成する１２個のトランジスタ３００（図２のＴｒ１〜Ｔｒ６，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６）は、基板３０２上に半田付けされている。但し、図３では図示の便宜上、１個のトランジスタのみを描いている。基板３０２は充填剤３０４を介してアルミニウム製の冷却プレート３０６上に固定されている。この充填剤３０４は、基板３０２と冷却プレート３０６の間の熱伝導性を高めるためのものである。トランジスタ３００の上部の空間は、アルミニウム製の蓋３０８で覆われている。また、トランジスタ３００の下の冷却プレート３０６の内部には、冷却通路３１０が形成されている。
【００４７】
トランジスタ３００を冷却するための冷却水ＣＬＷは、冷却プレート３０６内の冷却通路３１０を通過した後に、ポンプ４０２で昇圧され、ラジエータ４０４で冷却された後に、循環経路４０６を介して再び冷却通路３１０に戻る。冷却プレート３０６の手前の流路には、冷却水ＣＬＷの温度を測定するための温度センサ４０８が設けられている。なお、ラジエータ４０４は、エンジン用のラジエータとは別個に設けられたものである。
【００４８】
基板３０２と充填剤３０４と冷却プレート３０６は、いずれも熱伝導率の良い材料で形成されている。従って、トランジスタ３００で発生した熱は、これらを介して冷却水ＣＬＷに素早く伝達される。
【００４９】
ところで、前述したように、第１のモータＭＧ１は主にジェネレータとして使用され、一方、第２のモータＭＧ２は主にモータとして使用される。従って、通常は第２のモータＭＧ２の方が電流値が大きい。また、一般にトランジスタの発熱は電流値が大きいほど大きいので、第２のモータＭＧ２用のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６（図２）の方が、第１のモータＭＧ１用のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６よりも高温になる傾向にある。そこで、本実施例では、高温になる傾向にある６個のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６のうちの中央に配置されているＶ相のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４を温度推定の対象としている。
【００５０】
図４は、トランジスタ温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフである。トランジスタ３００が動作していないときには、トランジスタ３００からの発熱が無いので、トランジスタ温度Ｔtrと水温Ｔw は一定でほぼ同じ温度に保たれている。また、ラジエータ４０４を冷却する走行風の温度Ｔair は、これらよりもやや低い一定値に保たれている。
【００５１】
時刻ｔ１において、トランジスタ３００が短時間だけスイッチングされると、発熱によってトランジスタ温度Ｔtrはやや上昇する。しかし、トランジスタ３００の熱容量は冷却プレート３０６等の熱容量に比べてかなり小さく、また、その熱は冷却水ＣＬＷに素早く伝達されるので、トランジスタ温度Ｔtrはすぐに冷却水温度Ｔw とほぼ同じ値に収束する。
【００５２】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、トランジスタ３００が一定の出力で連続的にスイッチングされている。この場合には、発熱量が多いのでトランジスタ温度Ｔtrは次第に上昇し、また、冷却水温Ｔw もこれに従って上昇してゆく。そして、時刻ｔ３でトランジスタ３００の動作が停止すると、トランジスタ温度Ｔtrは再び冷却水温Ｔw とほぼ同じ温度に素早く（数秒〜数十秒で）収束する。なお、走行風の温度Ｔair は一定であると仮定している。
【００５３】
このように、トランジスタ温度Ｔtrは、トランジスタ３００の動作中は冷却水温Ｔw よりも高くなるが、動作が停止すると短時間で冷却水温Ｔw とほぼ同じ温度に収束するという性質を有している。また、トランジスタ３００の動作中は、トランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw との差分ΔＴtr/wはほぼ一定に保たれる。
【００５４】
任意の時刻ｉにおけるトランジスタ温度Ｔtr(i) は、以下の（４）式で書き表すことができる。
【００５５】
Ｔtr(i)=Ｔtr(i-1)+K11・PLtr(i)-K12[Ｔtr(i-1)-Ｔw(i-1)] …（４）
【００５６】
ここで、PLtr（ｉ）は時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでの全トランジスタの発熱量（パワーロス）、K11，K12はそれぞれ所定の係数である。
【００５７】
（４）式の右辺第１項は、時刻（ｉ−１）におけるトランジスタ温度である。右辺第２項はトランジスタの発熱による温度上昇量を表しており、右辺第３項は冷却水ＣＬＷへの熱伝達による温度低下量を表している。なお、右辺第２項と第３項は、それぞれ単位時間当たりの温度変化量である。ここで、「単位時間」とは、時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでの時間を意味している。
【００５８】
厳密に言えば、上記（４）式には、トランジスタ３００からの熱放射による温度低下や、基板３０２への熱伝導による温度低下などの他の成分も考慮すべきである。しかし、これらの他の成分の寄与は十分小さく、無視することができることが判明した。
【００５９】
ところで、上記（４）式の右辺第２項は、トランジスタが一定の出力で動作している間は一定値に保たれることが判明した。換言すれば、右辺第２項は、トランジスタの出力の関数として与えられる。また、図４の例から理解できるように、トランジスタ出力が一定の間は、トランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw との差分ΔＴtr/wはほぼ一定である。このことは、（４）式の右辺第３項がほぼ一定値であることを意味している。従って、右辺第３項もトランジスタの出力の関数として与えられる。すなわち、右辺第２項と第３項は、いずれもトランジスタ出力の関数であることが解る。このような事実を考慮すると、上記（４）式は、次の（５）式に書き換えることができる。
【００６０】
Ｔtr(i)=Ｔtr(i-1)+ΔＴtr(Ptr) …（５）
【００６１】
ここで、ΔＴtr（Ptr）はトランジスタの出力がＰtrのときの単位時間当たりのトランジスタ温度の変化量である。トランジスタ温度の変化量ΔＴtr（Ptr）は、図４の時刻ｔ２以降の期間においてトランジスタ温度Ｔtrがほぼ直線的に増加していくときの温度上昇率に相当している。
【００６２】
ところで、時刻（ｉ−１）におけるトランジスタ温度Ｔtr（ｉ−１）は、冷却水温Ｔw（ｉ−１）とトランジスタ／冷却水温度差ΔＴtr/wとの和で表される。従って、上記（５）式は次の（６）式のように書き換えられる。
【００６３】
Ｔtr(i)=Ｔw(i-1)+ΔＴtr/W(Ptr)+ΔＴtr(Ptr) …（６）
【００６４】
右辺第２項と第３項とをまとめると、次の（７）式が得られる。
【００６５】
Ｔtr(i)=Ｔw(i-1)+ΔＴ(Ptr) …（７）
但し、
ΔＴ(Ptr)=ΔＴtr/W(Ptr)+ΔＴtr(Ptr)
【００６６】
すなわち、トランジスタの出力がＰtrであるときの時刻ｉのトランジスタ温度Ｔtr（ｉ）は、時刻（ｉ−１）のときの冷却水温Ｔw （ｉ−１）と、トランジスタの出力に応じた温度偏差ΔＴ（Ｐtr）とを加算したものとして与えられる。
【００６７】
なお、（６）式の右辺第３項はトランジスタ温度の上昇率であり、これは冷却水温の上昇率とほぼ等しいことが図４から理解できる。従って、（６）式の右辺第１項と第３項との和は時刻ｉにおける水温Ｔw （ｉ）にほぼ等しい。そこで、上記（６）式は次の（８）式のように書き換えることも可能である。
【００６８】
Ｔtr(i)=Ｔw(i)+ΔＴ’(Ptr) …（８）
但し、
ΔＴ’(Ptr)=ΔＴtr/w(Ptr)
【００６９】
冷却水温Ｔw（ｉ−１），Ｔw（ｉ）は、循環経路４０６に設けられた温度センサ４０８（図３）によって測定される。また、温度偏差ΔＴ（Ptr），ΔＴ’（Ptr）は、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の電流値と三相交流周波数とに応じた温度偏差の値を示すマップから決定される。このマップは、予め実験的に作成される。但し、第１のモータＭＧ１は主にジェネレータとして使用されるので電流値が比較的小さく、従って、第１のモータＭＧ１用のトランジスタからの発熱は無視できる。このため、本実施例では、主としてモータとして使用される第２のモータＭＧ２の電流値と三相交流周波数とに基づいて、温度偏差ΔＴ（Ptr），ΔＴ’（Ptr）が決定される。
【００７０】
図５は、温度偏差ΔＴ（Ptr）のマップの一例を示している。ここでは、三相交流周波数の各値毎に、モータの電流値とトランジスタの温度偏差ΔＴとの関係が示されている。
【００７１】
このように、トランジスタの温度Ｔtrは、冷却水温Ｔw の測定値と、トランジスタの出力Ｐtrに依存する温度偏差ΔＴとの和として容易に推定することが可能である。従って、トランジスタの電流値の温度依存性などのように、トランジスタの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、トランジスタ温度を推定することが可能である。
【００７２】
温度偏差ΔＴ，ΔＴ’は、モータの電流値や三相交流周波数に限らず、トランジスタの通電量を実質的に表すような他の値に基づいて決定されてもよい。例えば、モータの電流値の代わりに、マスタ制御部２７０からモータ制御部２６０に与えられるトルク指令値と、モータ制御部２６０から駆動回路１９１，１９２に与えられる駆動信号のキャリア周波数（ＰＷＭ制御における駆動信号パルスの周波数）とに基づいて、温度偏差ΔＴ，ΔＴ’を決定してもよい。
【００７３】
なお、トランジスタの発熱量は、モータに供給される電流が正弦波であるか矩形波であるかにも依存する。従って、温度偏差ΔＴ，ΔＴ’のマップは、これらの各電流波形毎に異なるものをそれぞれ準備するようにしてもよい。
【００７４】
Ｄ．第１のモータＭＧ１の温度推定：
図６は、第１のモータＭＧ１を冷却するための冷却システムの構成を示す説明図である。第１のモータＭＧ１は、ロータ３２０と、ステータコイル３２２と、ステータ鉄心３２４とを有しており、これらがモータケース３２６内に収納されている。モータケース３２６の周囲はジャケット３２８で囲まれており、これらの間に冷却水ＣＬＷの通路が形成されている。
【００７５】
図６の冷却システムの構成は図３に示したトランジスタ用の冷却システムとほぼ同じである。なお、トランジスタ用の冷却システムとモータ用の冷却システムとを共通にすることも可能であるが、ここでは別個のものであるとして説明する。
【００７６】
第１のモータＭＧ１における発熱要因としては、銅損（コイル３２２における損失）と、鉄損（鉄心３２４における損失）とがある。第１のモータＭＧ１は、主にジェネレータとして使用されるものであり、電流密度が比較的小さいので銅損は無視できる程度である。従って、第１のモータＭＧ１における発熱要因としては鉄損のみを考慮すればよく、温度が最も高くなるのはステータ鉄心３２４である。
【００７７】
図７は、第１のモータＭＧ１の鉄心温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフである。モータＭＧ１が動作していないときには鉄心での発熱が無いので、鉄心温度Ｔgfと水温Ｔw は一定でほぼ同じ温度に保たれている。
【００７８】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までは、モータＭＧ１が一定の出力で連続的に運転されている。このとき、鉄心温度Ｔgfは次第に上昇し、また、冷却水温Ｔw も上昇してゆく。そして、時刻ｔ１２でモータＭＧ１への電力の供給が停止すると、鉄心温度Ｔgfは冷却水温Ｔw に緩やかに近づいてゆき、最終的には両者はほぼ同じ温度に収束する。
【００７９】
このように、第１のモータＭＧ１の鉄心温度Ｔtrは、モータＭＧ１に電力が供給されている間は冷却水温Ｔw よりも高くなるが、電力の供給が停止すると緩やかに冷却水温Ｔw とほぼ同じ温度に収束するという性質を有している。
【００８０】
任意の時刻ｉにおける鉄心温度Ｔgf(i) は、以下の（９）式で書き表すことができる。
【００８１】
Ｔgf(i)=Ｔgf(i-1)+K21・PLgf(i)-K22[Ｔgf(i-1)-Ｔw(i-1)] …（９）
【００８２】
ここで、PLgf（ｉ）は時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでの鉄心の発熱量、K21，K22はそれぞれ所定の係数である。（９）式の右辺第２項は、発熱による温度上昇量を表しており、右辺第３項は冷却による温度低下量を表している。
【００８３】
図７と図４とを比較すれば理解できるように、鉄心温度Ｔgfは変化は比較的緩やかであり、鉄心温度Ｔgfと冷却水温Ｔw との偏差ΔＴgf/wも時間と共に緩やかに変化している。これは、鉄心３２４の熱容量がかなり大きいためである。
【００８４】
第１のモータＭＧ１の鉄心温度Ｔgfは、（９）式をそのまま使用して決定される。（９）式の右辺の未知数は、水温Ｔw(i-1)と、鉄心の発熱量PLgfとである。水温Ｔw(i-1)は、循環経路４０６に設けられた温度センサ４０８によって測定される。また、発熱量PLgfは、モータＭＧ１のトルクおよび回転数などのようなモータの出力（すなわちモータの通電量）を実質的に表す値に応じて予め作成されたマップから決定される。このマップも、前述した図５に類似したものであり、ここではその例示は省略する。
【００８５】
なお、鉄心温度Ｔgfの初期値は、モータＭＧ１に電力が十分長い期間供給されていない状態において水温Ｔw を測定し、この水温Ｔw に所定の温度偏差ΔＴ0wを加算することによって決定される。この温度偏差ΔＴ0wは、水温Ｔw のレベルに応じて予め実験的に求められる。また、通電停止時の水温Ｔw と鉄心温度Ｔgfとを記憶しておき、トルク零の放置時間から（９）式より温度偏差ΔＴ0wを推定することも可能である。
【００８６】
以上のように、第１のモータＭＧ１の鉄心温度Ｔgfは、冷却水温Ｔw と、モータＭＧ１の出力（あるいはモータの通電量）に依存する発熱量PLgf(i)とに基づいて推定することが可能である。モータの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、鉄心温度を推定することが可能である。
【００８７】
Ｅ．第２のモータＭＧ２の温度推定：
図８は、第２のモータＭＧ２を冷却方法を示す説明図である。第２のモータＭＧ２は、ロータ３４０と、ステータコイル３４２と、ステータ鉄心３４４とを有しており、これらがモータケース３４６内に収納されている。モータケース３２６は、走行風によって冷却される。なお、鉄心３４４には温度センサ３５０が設けられている。また、モータＭＧ２の手前には、外気温を測定するための温度センサ３５２が設けられている。
【００８８】
第２のモータＭＧ２は、主にモータとして使用されるものであり、電流密度が比較的大きいので銅損も無視できない。そこで、第２のモータＭＧ２における発熱要因としては銅損と鉄損の両方を考慮する。なお、温度が最も高くなるのはステータコイル３４２である。
【００８９】
図９は 第２のモータＭＧ２のコイル温度Ｔmcと鉄心温度Ｔmfの変化の一例を示すグラフである。モータＭＧ２が動作していないときには発熱が無いので、各温度Ｔmc，Ｔmfは一定でほぼ同じ温度に保たれている。
【００９０】
時刻ｔ２１において、モータＭＧ２に短時間だけ電力が供給されると、発熱によってコイル温度Ｔmcはやや上昇し、これに応じて鉄心温度Ｔmfも若干上昇する。しかし、コイル３４２の熱容量は鉄心３４４の熱容量に比べてかなり小さく、また、両者の間の熱伝導率も高いので、コイル温度Ｔmcは比較的早く鉄心温度Ｔmfとほぼ同じ値に収束する。
【００９１】
時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までは、モータＭＧ２が一定の出力で連続的に運転されている。このとき、コイル温度Ｔmcと鉄心温度Ｔmfは次第に上昇してゆく。そして、時刻ｔ２３でモータＭＧ２への電力の供給が停止すると、コイル温度Ｔmcが鉄心温度Ｔmfに比較的早く近づいてゆく。また、鉄心温度は外気温Ｔair に緩やかに近づいてゆき、最終的には外気温Ｔair とほぼ同じ温度に収束する。
【００９２】
このように、第２のモータＭＧ２のコイル温度Ｔmcは比較的急速に変化し、鉄心温度Ｔmfは比較的緩やかに変化する。また、モータＭＧ１に電力が供給されている間はコイル温度Ｔmcは鉄心温度Ｔmfよりも高くなるが、電力の供給が停止すると比較的速やかに鉄心温度Ｔmfとほぼ同じ温度に収束するという性質を有している。
【００９３】
任意の時刻ｉにおけるコイル温度Ｔmc(i) は、以下の（１０）式で書き表すことができる。
【００９４】
Ｔmc(i)=Ｔmc(i-1)+K31・PLm(i)-K32[Ｔmc(i-1)-Ｔmf(i-1)] …（１０）
【００９５】
ここで、PLm（ｉ）は時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでのモータＭＧ２の発熱量、K31，K32はそれぞれ所定の係数である。なお、モータＭＧ２の発熱のうちでコイル３４２に発生する熱の割合は、モータの発熱量の項K31・PLm（ｉ） で考慮されている。すなわち、（１０）式の右辺第２項は、コイル３４２の発熱による温度上昇量を表している。また、右辺第３項はコイル３４２から鉄心３４４への熱伝導による温度低下量を表している。
【００９６】
図９におけるコイル温度Ｔmcと鉄心温度Ｔmfとの関係は、図４に示したトランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw との関係に類似している。そこで、本実施例では、コイル温度Ｔmcを与える式として、（１０）式の代わりに上記（７）に類似した次の（１１）式を使用する。
【００９７】
Ｔmc(i)=Ｔmf(i-1)+ΔＴ(Pm) …（１１）
【００９８】
ここで、Ｐm はモータＭＧ２の出力である。すなわち、モータＭＧ２が出力Ｐm で動作しているときの時刻ｉのコイル温度Ｔmc（ｉ）は、時刻（ｉ−１）のときの鉄心温度Ｔmf（ｉ−１）と、モータＭＧ２の出力に応じた温度偏差ΔＴ（Pm）とを加算したものとして与えられる。
【００９９】
なお、（１１）の代わりに、上記（８）式に類似した次の（１２）式を使用することも可能である。
【０１００】
Ｔmc(i)=Ｔmf(i)+ΔＴ’(Pm) …（１２）
【０１０１】
鉄心温度Ｔmf（ｉ−１），Ｔmf（ｉ）は、鉄心３４４に設けられた温度センサ３５０（図８）によって測定される。また、温度偏差ΔＴ（Pm），ΔＴ’（Pm）は、モータＭＧ２のトルクおよび回転数などのようにモータの出力（通電量）を実質的に表す値に応じた温度偏差を示すマップから決定される。このマップも、前述した図５に類似したものであり、ここではその例示は省略する。
【０１０２】
このように、鉄心温度Ｔmfが測定可能な場合には、コイル温度Ｔmcは、鉄心温度Ｔmcの測定値と、モータＭＧ２の出力Ｐmに依存する温度偏差ΔＴとの和として容易に推定することが可能である。従って、コイル抵抗値の温度依存性のように、コイルの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、コイル温度を推定することが可能である。
【０１０３】
ところで、上記（１１）式または（１２）式の右辺第１項の鉄心温度Ｔmfが測定できない場合には、外気温Ｔair から鉄心温度Ｔmfを推定することが可能である。このとき、任意の時刻ｉにおける鉄心温度Ｔmf(i) は、以下の（１３）式で書き表すことができる。
【０１０４】
Ｔmf(i)=Ｔmf(i-1)+K41・PLm(i)-K42[Ｔmf(i-1)-Ｔair(i-1)] …（１３）
【０１０５】
ここで、K41，K42はそれぞれ所定の係数である。なお、コイル３４２から鉄心３４４に伝導される熱は、モータの発熱量の項K41・PLm（ｉ） で考慮されている。右辺第３項に含まれている外気温Ｔair(i-1)は、モータＭＧ２の上流側に設けられた温度センサ３５２（図８）によって測定される。なお、走行風による冷却に関する風速の影響は無視できる程度なので、右辺第３項では風速による影響は無視している。
【０１０６】
上記（１３）式における鉄心温度Ｔmfの初期値は、モータＭＧ１に電力が十分長い期間供給されていない状態において測定された外気温Ｔair に、所定の温度偏差ΔＴ0airを加算することによって決定される。この温度偏差ΔＴ0airは、外気温Ｔair のレベルに応じて予め実験的に求められる。
【０１０７】
以上のように、第２のモータＭＧ２の鉄心温度Ｔmfは、冷却材である外気の温度Ｔair と、モータＭＧ２の出力（あるいはモータの通電量）に依存する発熱量PLm(i)とに基づいて推定することが可能である。モータの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、鉄心温度を推定することが可能である。
【０１０８】
また、こうして推定された鉄心温度Ｔmfを用いて、上記（１１）式または（１２）式を用いてコイル温度Ｔmcも推定することが可能である。
【０１０９】
Ｆ．冷却水の温度推定（その１）：
図１０は、パワートランジスタを冷却するための冷却システムの他の構成を示す説明図である。図３に示した構成との違いは、冷却水用の温度センサ４０８の代わりに、トランジスタ３００の温度Ｔtrを測定するための温度センサ３１２が設けられている点だけである。このような構成では、トランジスタ温度Ｔtrの測定値から、冷却水温Ｔw を推定することが可能である。
【０１１０】
任意の時刻ｉにおける冷却水温Ｔw(i) は、以下の（１４）式で書き表すことができる。
【０１１１】
Tw(i)=Tw(i-1)+K51[Ttr(i-1)-Tw(i-1)]-K52[Tw(i-1)-Tair(i-1)] …（１４）
【０１１２】
ここで、K51，K52はそれぞれ所定の係数である。（１４）式の右辺第２項は、トランジスタからの熱伝達による温度上昇量を表しており、右辺第３項はラジエータ４０４での冷却による温度低下量を表している。
【０１１３】
この（１４）式を使用して冷却水温Ｔw を推定するときには、通常は、温度センサを用いて外気温Ｔair が測定される。但し、後述するように、他の方法で推定された外気温Ｔair を利用して、（１４）式から冷却水温Ｔw を推定することも可能である。
【０１１４】
なお、上述した（１４）式の代わりに、上述した（８）式を変形した次の（１５）式を使用することも可能である。
【０１１５】
Ｔw(i)=Ｔtr(i)-ΔＴ’(Ptr) …（１５）
【０１１６】
ここで、ΔＴ’（Ｐtr）は、トランジスタの出力Ｐtrに依存した温度偏差である。すなわち、冷却水温Ｔw（ｉ）は、トランジスタ温度Ｔtrの測定値と、トランジスタの出力Ｐtrに依存する温度偏差ΔＴとの差として推定することが可能である。
【０１１７】
トランジスタの出力がゼロのときには、（１５）式の右辺第２項もゼロである。従って、トランジスタの運転状態と停止状態とが交互に繰り返されるときには、トランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw は、例えば図１１のような変化を示す。すなわち、トランジスタの出力がゼロの時のトランジスタ水温Ｔtrは、冷却水温Ｔw にほぼ等しい。
【０１１８】
このような現象を考慮すると、トランジスタの出力がゼロのときの冷却水温Ｔw は、次の（１６）式を用いて推定することができる。
Ｔw(i)=Ｔtr(i)-δ …（１６）
【０１１９】
ここで、Ｔtr（ｉ）はトランジスタ温度の測定値であり、δは所定の温度差である。この温度差δは実験的に決定されるものであるが、δ＝０としてもよい。
【０１２０】
以上の種々の温度推定方法では、比較的緩慢な温度変化を示す第１の対象物（例えば冷却水またはステータ鉄心）と、比較的急速な温度変化を示す第２の対象物（例えばトランジスタまたはステータコイル）と、のうちの一方の温度から他方の温度を推定している。第２の対象物としては、通電に起因した自ら発熱し、発熱が無いときには第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する性質を有するものが選ばれている。また、第１と第２の対象物は互いに近傍にあって、熱交換を行うものである。ここで、「第１と第２の対象物が互いに近傍にある」という関係は、両者が直接的に接している必要は無く、実質的な熱交換が行われる程度に近接した位置にあれば良い。
【０１２１】
Ｇ．冷却水の温度推定（その２）：
図１２は、パワートランジスタと第１のモータＭＧ１とを冷却するための共通の冷却システムの構成を示す説明図である。この冷却システムでは、図１０に示したシステムとは、駆動回路１９１，１９２とポンプ４０２の間に第１のモータＭＧ１の冷却通路が挿入されている点が異なるだけであり、他の構成は図１０に示すシステムと同じである。このような構成においても、トランジスタ温度Ｔtrの測定値から、冷却水温Ｔw を推定することが可能である。
【０１２２】
任意の時刻ｉにおける冷却水温Ｔw(i) は、以下の（１７）式で書き表すことができる。
【０１２３】
Tw(i)=Tw(i-1)+K61・PLg(i)+K62・PLm(i)-K63[Tw(i-1)-Tair(i-1)] …（１７）
【０１２４】
ここで、K61，K62，K63はそれぞれ所定の係数である。（１７）式の右辺第２項は、第１のモータＭＧ１の鉄損による温度上昇量と、その駆動用のトランジスタ３００の発熱による温度上昇量との和を表している。右辺第３項は、第２のモータＭＧ２の駆動用のトランジスタ３００の発熱による温度上昇量を表している。また、右辺第４項は冷却による温度低下量を表している。
【０１２５】
（１７）式の右辺第２項は、第１のモータＭＧ１の通電量を実質的に表す値（電流値および三相交流周波数、あるいは、トルクおよびキャリア周波数）に応じて予め作成されたマップから決定される。また、右辺第３項も同様に、第２のモータＭＧ２の通電量を実質的に表す値に応じて予め作成されたマップから決定される。なお、これらのマップのパラメータは簡略化してもよい。例えば、トルクとキャリア周波数のうちで、キャリア周波数の影響は比較的少ないので、トルクのみをパラメータとしたマップを利用してもよい。
【０１２６】
（１７）式の右辺第４項の外気温Ｔair を温度センサで測定すれば、任意の時刻ｉにおける水温Ｔw を推定することが可能である。但し、本実施例では、外気温Ｔair 用の温度センサを用いずに、トランジスタ３００に設けられた温度センサ３１２を用いて冷却水温Ｔw と外気温Ｔair の両方を以下のようにして推定している。
【０１２７】
図１３は、冷却水温と外気温の推定を行う手順を示すフローチャートである。この処理は、マスタ制御部２７０内の図示しないＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。
【０１２８】
ステップＳ１では、外気温Ｔair に初期値が設定される。この初期値としては任意の温度（例えば１０°Ｃ）が使用される。ステップＳ２では、２つのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクが０のときのトランジスタ温度Ｔtrを、温度センサ３１２を用いて測定する。
【０１２９】
ステップＳ３では、トルク０のときのトランジスタ温度Ｔtrの包絡線から、水温Ｔw を次のように推定する。２つのモータのトルクが０のときには、前述した図１１に示したように、トランジスタ温度Ｔtrは水温Ｔw にほぼ収束する。従って、このときの水温Ｔw は、前述した（１６）式を用いて推定できる。
【０１３０】
ステップＳ４では、外気温Ｔair の初期値を用いて、２つのモータのトルクが０のときの冷却水温Ｔw’の変化を推定する。２つのモータのトルクが０のときの水温Ｔw'の変化は、上記（１７）式の右辺第２項と第３項とを０とした次の（１８）式で与えられる。
【０１３１】
Tw'(i)=Tw'(i-1)-K63[Tw'(i-1)-Tair(i-1)] …（１８）
【０１３２】
この式からも理解できるように、冷却水ＣＬＷは外気で冷却され、図１１の右端に示したように徐々に低下する。実際の外気温Ｔair がステップＳ１で設定された初期値と一致していれば、（１６）式を用いて推定された水温Ｔw と、（１８）式を用いて推定された水温Ｔw'とが一致するはずである。そこで、ステップＳ５では、これらの２つの水温の推定値Ｔw ，Ｔw'が一致するように、外気温Ｔair を修正する。
【０１３３】
ステップＳ６では、修正された外気温Ｔair が正常と考えられる所定の範囲内に入っているか否かが調べられる。例えば、外気温Ｔair の正常範囲としては、−４０〜＋６０°Ｃの範囲が設定される。一方、修正された外気温Ｔair が正常範囲内に無い場合には、ステップＳ８において異常であることが運転者に警告される。なお、異常の原因としては、冷却系のポンプ４０２や、トランジスタ３００の温度センサ３１２などのいくつかの原因が考えられる。
【０１３４】
一方、修正された外気温Ｔair が正常範囲内にあれば、ステップＳ７に移行し、この修正された外気温Ｔair を用い、（１７）式に従って任意の時刻の水温Ｔw を推定することができる。
【０１３５】
なお、この修正された外気温Ｔair は、次のトリップ時における初期値としても使用することができる。ここで、「トリップ」とは、車両の１回の走行（キーオンからキーオフまで）を意味している。
【０１３６】
こうして外気温Ｔair が推定されると、２つのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクが０でない場合にも、上記（１７）式を用いて水温Ｔw を推定することができる。さらに、この水温Ｔw から上記（７）式または（８）式を用いてトランジスタ温度Ｔtrを逆推定することも可能である。こうして逆推定されたトランジスタ温度が温度センサ３１２で測定された温度と大幅に異なる場合には、温度センサ３１２に異常が発生している可能性がある。すなわち、推定された水温Ｔw を使用して、温度センサ３１２に異常があるか否かを検出することが可能である。
【０１３７】
なお、ハイブリッド車両に外気温を測定するための温度センサが設けられている場合には、上記（１７）式の外気温Ｔair としてその温度センサの測定値を利用することが可能である。また、この外気温の測定値と、図１３のステップＳ５で得られた外気温の推定値とが一致するか否かによって、外気温センサまたは冷却システムに異常が発生しているか否かを検出することが可能である。
【０１３８】
ここで説明した冷却水温の推定を一般化すれば、第１の対象物（冷却水温）の温度を、温度センサで測定された第２の対象物（トランジスタまたは外気温）の温度を利用して推定し、その後、第１の対象物の温度と第２の対象物における温度上昇成分および温度下降成分とに基づいて第２の対象物の温度を逆推定することが可能である。そして、第２の対象物の逆推定された温度と、温度センサで測定された温度との差を調べることによって、異常が発生しているか否かを検出することが可能である。なお、異常の発生の原因としては、第２の対象物の温度センサと、第１と第２の対象物の少なくとも一方に対する冷却システムと、の２つがある。従って、これらのうちの少なくとも一方に異常が発生していることが検出可能である。
【０１３９】
なお、上記実施例で説明した種々の温度推定は、マスタ制御部２７０内の図示しないＣＰＵが所定の温度推定用プログラムを実行することによって実現される。このコンピュータプログラムは、マスタ制御部２７０内の図示しないＲＯＭ内に格納されている。従って、マスタ制御部２４０が、本発明における推定部に相当する。なお、本発明における温度決定部は、各種の温度センサで実現されている。但し、温度センサが設けられていない部分の温度を決定する場合には、マスタ制御部２７０が温度決定部としての機能も実現している。
【０１４０】
Ｈ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１４１】
Ｈ１．変形例１：
上記各実施例では、プラネタリアギアを用いて、エンジンの動力を車軸と第１のモータＭＧ１とに分配するいわゆる機械分配式のハイブリッド車両について説明したが、本発明は、プラネタリアギアを用いずにモータ／ジェネレータを用いて電気的にエンジンの動力を分配するいわゆる電気分配式のハイブリッド車両にも適用可能である。電気分配式のハイブリッド車両については、例えば本出願人により開示された特開平９−４６９６５号公報に開示されているので、ここではその説明は省略する。
【０１４２】
また、本発明は、ハイブリッド車両以外の他の車両にも適用可能である。さらに、車両以外の種々の機械や装置における温度の推定や異常の検出に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図。
【図２】駆動回路１９１，１９２の内部構成を示す説明図。
【図３】駆動回路１９１，１９２のトランジスタを冷却するための冷却システムの構成を示す説明図。
【図４】トランジスタ温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフ。
【図５】トランジスタ温度を求める際の温度偏差ΔＴ（Ｐtr）のマップの一例を示すグラフ。
【図６】第１のモータＭＧ１を冷却するための冷却システムの構成を示す説明図。
【図７】第１のモータＭＧ１の鉄心温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフ。
【図８】第２のモータＭＧ２を冷却方法を示す説明図。
【図９】第２のモータＭＧ２のコイル温度と鉄心温度の変化の一例を示すグラフ。
【図１０】パワートランジスタを冷却するための冷却システムの他の構成を示す説明図。
【図１１】トランジスタの運転状態と停止状態とが交互に繰り返されるときにおけるトランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw の変化を示すグラフ。
【図１２】パワートランジスタと第１のモータＭＧ１とを冷却するための共通の冷却システムの構成を示す説明図。
【図１３】冷却水温と外気温の推定を行う手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１２…車軸
１１４…デファレンシャルギア
１１６Ｒ，１１６Ｌ…車輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３１…三相コイル
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４１…三相コイル
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１４４…回転数センサ（回転角センサ）
１４９…バッテリ
１５０…エンジン
１５６…クランクシャフト
１６３…ブレーキセンサ
１６５…アクセルセンサ
１６７…シフトポジションセンサ
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９６…バッテリセンサ
１９７ｕ，１９７ｖ…電流センサ
１９８ｕ，１９８ｖ…電流センサ
２００…制御システム
２１０…メインＥＣＵ
２１２…双方向通信配線
２１４…双方向通信配線
２２０…ブレーキＥＣＵ
２３０…バッテリＥＣＵ
２４０…エンジンＥＣＵ
２６０…モータ制御部
２７０…マスタ制御部
３００…トランジスタ
３０２…基板
３０４…充填剤
３０６…冷却プレート
３０８…蓋
３１０…冷却通路
３１２…温度センサ
３２０…ロータ
３２２…ステータコイル
３２４…ステータ鉄心
３２６…モータケース
３２８…ジャケット
３４０…ロータ
３４２…ステータコイル
３４４…ステータ鉄心
３４６…モータケース
３５０…温度センサ
３５２…温度センサ
４０２…ポンプ
４０４…ラジエータ
４０６…循環経路
４０８…温度センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、温度センサが設けられていない部分の温度を推定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温度の測定には、温度センサを用いるのが普通である。しかし、温度センサを直接取り付けられない部分の温度を知りたい場合がある。また、温度センサの数が多くなるに従ってその故障確率が高くなるので、温度センサの数をなるべく減らしたい場合もある。このような場合に、従来は、温度以外の物理量を測定し、その物理量の温度依存性に基づいて温度が推定されていた。例えば、特開平７−２３４４１６２号公報には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）の順方向電流と順方向電圧とを測定し、その電流／電圧特性の温度依存性からＩＧＢＴの温度を推定する技術が開示されている。
【０００３】
また、温度センサが取り付けられている場合にも、温度センサの異常を検出するために、その部分の温度を他の手段で推定する場合がある。例えば、特開平１０−６２２６６号公報には、モータのコイル温度測定用のサーミスタの異常を検出するために、コイル温度を別の手段で推定する技術が開示されている。この技術では、コイルのインダクタンスと電流値とからコイルの抵抗値を求め、その抵抗値の温度依存性からコイル温度を推定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の温度推定技術では、温度の被推定部分に関する特定の物理的特性を測定し、その物理的特性の温度依存性に基づいて温度を推定していた。このような物理的特性としては、温度依存性が明瞭に現れるようなものが利用される。
【０００５】
しかし、被推定部分の種類によっては、温度依存性が明瞭に現れるような物理的特性を測定できない場合もある。また、このような物理的特性を測定できるとしても、センサの数を低減するために、物理的特性の測定を行いたくない場合もある。このような種々の事情から、温度の被推定部分に関する物理的特性の温度依存性を直接利用する方法以外の手段で温度を推定することのできる技術が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、温度の被推定部分に関する物理的特性の温度依存性を直接利用する方法以外の手段で温度を推定することのできる技術を提供することを目的とする
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明の温度推定方法は、第１と第２の対象物の一方の温度から他方の温度を推定する方法であって、前記第１の対象物は、前記第２の対象物を冷却するために前記第２の対象物の近傍を通る循環路で循環する冷却材であって、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、前記第２の対象物は、車両駆動用のパワー半導体素子又は電動機を構成する部材であって、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有し、前記方法は、（ａ）前記第１と第２の対象物の一方の温度を決定する工程と、（ｂ）前記第１と第２の対象物の他方の温度を、前記工程（ａ）で決定された温度と、前記通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定する工程と、を備える。なお、工程（ａ）における一方の対象物の温度の決定は、温度センサを用いて行われてもよく、あるいは、他の推定方法によって行われてもよい。なお、前記第１の対象物は車両駆動用の電動機のステータ鉄心であり、前記第２の対象物は前記電動機のステータコイルであり、前記第１の対象物は、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、前記第２の対象物は、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有するものとしてもよい。
【０００８】
上記の構成によれば、第１と第２の対象物の他方の温度を、何らかの手段で決定された一方の温度と、第２の対象物の発熱を引き起こす通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定するので、これらの対象物に関する物理的特性の温度依存性を直接利用する方法以外の手段で温度を推定することが可能である。
【０００９】
なお、前記第１の対象物の温度をＴ１、前記第２の対象物の温度をＴ２、前記通電量を実質的に表す値に関連付けられた前記第２の対象物の温度上昇量をΔＴとするとき、前記温度上昇量ΔＴと前記通電量を実質的に表す値との関係が予め設定されており、
前記工程（ｂ）における推定が、次式、
Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴ
に従って実行されるようにしてもよい。
【００１０】
こうすれば、通電量を実質的に表す値から温度上昇量ΔＴを決定し、これを用いて第１または第２の対象物の温度を容易に推定することが可能である。
【００１１】
第１と第２の対象物の組み合わせとしては、種々のものが考えられる。
【００１２】
例えば、前記第２の対象物はパワー半導体素子であり、前記第１の対象物は前記パワー半導体素子を冷却するための冷却材であるとしてもよい。このとき、前記工程（ｂ）は、予め設定された前記温度上昇量ΔＴと前記パワー半導体素子の通電量を実質的に表す値との関係から、前記パワー半導体素子の通電量を実質的に表す値に応じて前記温度上昇量ΔＴを決定する工程を含む。
【００１３】
パワー半導体素子は、熱容量がかなり小さく、急速に温度変化するのが普通である。従って、パター半導体素子の通電量を実質的に表す値と、冷却材温度とから、パワー半導体素子と冷却材の一方の温度を容易に推定することが可能である。
【００１４】
あるいは、前記第１の対象物は電動機のステータ鉄心であり、前記第２の対象物は前記電動機のステータコイルであるとしてもよい。このとき、前記工程（ｂ）は、予め設定された前記温度上昇量ΔＴと前記電動機の通電量を実質的に表す値との関係から、前記電動機の通電量を実質的に表す値に応じて前記温度上昇量ΔＴを決定する工程を含む。
【００１５】
この構成では、ステータ鉄心とステータコイルの一方の温度と、電動機の通電量を実質的に表す値とから、他方の温度を推定することが可能である。
【００１６】
上記構成において、前記工程（ａ）は、前記電動機のステータを冷却するための冷却材の温度と、前記電動機の通電量を実質的に表す値とに基づいて前記ステータ鉄心の温度を決定する工程を含むようにしてもよい。
【００１７】
この構成では、冷却材の温度からステータ鉄心の温度を決定でき、これからさらにステータコイルの温度も推定することができる。
【００１８】
他の構成では、前記第２の対象物は電動機のステータ鉄心であり、前記第１の対象物は前記電動機のステータを冷却するための冷却材であるとしてもよい。このとき、前記工程（ｂ）は、前記冷却材の温度と、前記電動機の通電量を実質的に表す値とに基づいて前記ステータ鉄心の温度を決定する工程を含む。
【００１９】
この構成では、ステータ鉄心と冷却材の一方の温度と、電動機の通電量を実質的に表す値とから、他方の温度を推定することが可能である。
【００２０】
あるいは、前記第２の対象物はパワー半導体素子であり、前記第１の対象物はパワー半導体素子を冷却するための冷却材であるとしてもよい。このとき、前記工程（ａ）は、前記パワー半導体素子に設けられた温度センサによって前記パワー半導体素子の温度を測定する工程を含み、前記工程（ｂ）は、前記冷却材の温度を、前記パワー半導体素子の通電が無い状態における前記パワー半導体素子の温度変化から決定する工程を含むものとしてもよい。
【００２１】
パワー半導体素子に通電が無い状態では、パワー半導体素子の温度は冷却材の温度にほぼ等しい温度に急速に収束する。従って、通電が無い状態のパワー半導体素子の温度変化から、冷却材の温度を決定することが可能である。
【００２２】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、温度の推定方法および装置、その装置を備える車両、その方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．ハイブリッド車両の全体構成：
Ｂ．ハイブリッド車両の基本動作：
Ｃ．パワートランジスタの温度推定：
Ｄ．第１のモータＭＧ１の温度推定：
Ｅ．第２のモータＭＧ２の温度推定：
Ｆ．冷却水の温度推定（その１）：
Ｇ．冷却水の温度推定（その２）：
Ｉ．変形例
【００２４】
Ａ．ハイブリッド車両の全体構成：
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は、エンジン１５０と、２つのモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、の３つの原動機を備えている。ここで、「モータ／ジェネレータ」とは、モータとしても機能し、また、ジェネレータとしても機能する原動機を意味している。なお、以下では簡単のため、これらを単に「モータ」と呼ぶ。車両の制御は、制御システム２００によって行われる。
【００２５】
制御システム２００は、メインＥＣＵ２１０と、ブレーキＥＣＵ２２０と、バッテリＥＣＵ２３０と、エンジンＥＣＵ２４０とを有している。各ＥＣＵは、マイクロコンピュータや、入力インタフェース、出力インタフェースなどの複数の回路要素が１つの回路基板上に配置された１ユニットとして構成されたものである。メインＥＣＵ２１０は、モータ制御部２６０とマスタ制御部２７０とを有している。マスタ制御部２７０は、３つの原動機１５０，ＭＧ１，ＭＧ２の出力の配分などの制御量を決定する機能を有している。
【００２６】
エンジン１５０は、通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０の運転はエンジンＥＣＵ２４０により制御されている。エンジンＥＣＵ２４０は、マスタ制御部２７０からの指令に従って、エンジン１５０の燃料噴射量その他の制御を実行する。
【００２７】
モータＭＧ１，ＭＧ２は、同期電動機として構成されており、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２，１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１３１，１４１が巻回されたステータ１３３，１４３とを備える。ステータ１３３，１４３はケース１１９に固定されている。モータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１４３に巻回された三相コイル１３１，１４１は、それぞれ駆動回路１９１，１９２を介して２次バッテリ１９４に接続されている。駆動回路１９１，１９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを１対ずつ備えたトランジスタインバータである。駆動回路１９１，１９２はモータ制御部２６０によって制御される。モータ制御部２６０からの制御信号によって駆動回路１９１，１９２のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９４とモータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。モータＭＧ１，ＭＧ２はバッテリ１９４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を力行と呼ぶ）、ロータ１３２，１４２が外力により回転している場合には三相コイル１３１，１４１の両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ１９４を充電することもできる（以下、この動作状態を回生と呼ぶ）。
【００２８】
エンジン１５０とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転軸は、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１と、リングギヤ１２２と、プラネタリピニオンギヤ１２３を有するプラネタリキャリア１２４と、から構成されている。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン１５０のクランクシャフト１５６はダンパ１３０を介してプラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１３０はクランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータＭＧ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１２９とデファレンシャルギア１１４とを介して車軸１１２および車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。
【００２９】
制御システム２００は、車両全体の制御を実現するために種々のセンサを用いており、例えば、運転者によるアクセルの踏み込み量を検出するためのアクセルセンサ１６５、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ１６７、ブレーキの踏み込み圧力を検出するためのブレーキセンサ１６３、バッテリ１９４の充電状態を検出するためのバッテリセンサ１９６、およびモータＭＧ２の回転数を測定ための回転数センサ１４４などを利用している。リングギヤ軸１２６と車軸１１２はチェーンベルト１２９によって機械的に結合されているため、リングギヤ軸１２６と車軸１１２の回転数の比は一定である。従って、リングギヤ軸１２６に設けられた回転数センサ１４４によって、モータＭＧ２の回転数のみでなく、車軸１１２の回転数も検出することができる。
【００３０】
図２は、駆動回路１９１，１９２の内部構成を示す説明図である。駆動回路１９１，１９２は、それぞれ６個のパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６で構成された三相のトランジスタインバータである。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６としては、例えばＩＧＢＴなどの種々のパワー半導体素子を利用することができる。第１の駆動回路１９１内の６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、電源ラインＬ１，Ｌ２の間に直列接続されたトランジスタ対が３組配列に接続された構成を有している。各一対のトランジスタの中間の節点には、第１のモータＭＧ１の三相コイルがそれぞれ接続されている。モータ制御部２６０（図１）は、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオン時間の割合をＰＷＭ制御することによって、三相コイル１３４の各コイルに流れる電流を擬似的な正弦波に形成する。第２の駆動回路１９２も、第１の駆動回路１９１と同様に構成されている。
【００３１】
なお、第１の駆動回路１９１の三相出力配線のうちのＵ相とＶ相の配線には、電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を検出するための２つの電流センサ１９７ｕ，１９７ｖが設けられている。同様に、第２の駆動回路１９２のＵ相とＶ相の出力配線にも、電流Ｉｕ２，Ｉｖ２を検出するための２つの電流センサ１９８ｕ，１９８ｖが設けられている。これらの電流の測定値は、モータ制御部２６０（図１）に入力される。なお、三相の電流値の和はゼロなので、Ｗ相の電流はＵ相とＶ相の電流から決定される。
【００３２】
Ｂ．ハイブリッド車両の基本的動作：
ハイブリッド車両の基本的な動作を説明するために、以下ではまず、プラネタリギヤ１２０の動作について説明する。プラネタリギヤ１２０は、上述した３つの回転軸のうちの２つの回転軸の回転数が決定されると残りの回転軸の回転数が決まるという性質を有している。各回転軸の回転数の関係は次式（１）の通りである。
【００３３】
Ｎｃ＝Ｎｓ×ρ／（１＋ρ）＋Ｎｒ×１／（１＋ρ） …（１）
【００３４】
ここで、Ｎｃはプラネタリキャリア軸１２７の回転数、Ｎｓはサンギヤ軸１２５の回転数、Ｎｒはリングギヤ軸１２６の回転数である。また、ρは次式で表される通り、サンギヤ１２１とリングギヤ１２２のギヤ比である。
【００３５】
ρ＝［サンギヤ１２１の歯数］／［リングギヤ１２２の歯数］
【００３６】
また、３つの回転軸のトルクは、回転数に関わらず、次式（２），（３）で与えられる一定の関係を有する。
【００３７】
Ｔｓ＝Ｔｃ×ρ／（１＋ρ） …（２）
Ｔｒ＝Ｔｃ×１／（１＋ρ）＝Ｔｓ／ρ …（３）
【００３８】
ここで、Ｔｃはプラネタリキャリア軸１２７のトルク、Ｔｓはサンギヤ軸１２５のトルク、Ｔｒはリングギヤ軸１２６のトルクである。
【００３９】
本実施例のハイブリッド車両は、このようなプラネタリギヤ１２０の機能により、種々の状態で走行することができる。例えば、ハイブリッド車両が走行を始めた比較的低速な状態では、エンジン１５０を停止したまま、モータＭＧ２を力行することにより車軸１１２に動力を伝達して走行する。同様にエンジン１５０をアイドル運転したまま走行することもある。
【００４０】
走行開始後にハイブリッド車両が所定の速度に達すると、制御システム２００はモータＭＧ１を力行して出力されるトルクによってエンジン１５０をモータリングして始動する。このとき、モータＭＧ１の反力トルクがプラネタリギヤ１２０を介してリングギヤ１２２にも出力される。
【００４１】
エンジン１５０を運転してプラネタリキャリア軸１２７を回転させると、上式（１）〜（３）を満足する条件下で、サンギヤ軸１２５およびリングギヤ軸１２６が回転する。リングギヤ軸１２６の回転による動力はそのまま車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。サンギヤ軸１２５の回転による動力は第１のモータＭＧ１で電力として回生することができる。一方、第２のモータＭＧ２を力行すれば、リングギヤ軸１２６を介して車輪１１６Ｒ，１１６Ｌに動力を出力することができる。
【００４２】
定常運転時には、エンジン１５０の出力が、車軸１１２の要求動力（すなわち車軸１１２の回転数×トルク）とほぼ等しい値に設定される。このとき、エンジン１５０の出力の一部はリングギヤ軸１２６を介して直接車軸１１２に伝えられ、残りの出力は第１のモータＭＧ１によって電力として回生される。回生された電力は、第２のモータＭＧ２がリングギヤ軸１２６を回転させるトルクを発生するために使用される。この結果、車軸１１２を所望の回転数で所望のトルクで駆動することが可能である。
【００４３】
車軸１１２に伝達されるトルクが不足する場合には、第２のモータＭＧ２によってトルクをアシストする。このアシストのための電力には、第１のモータＭＧ１で回生した電力およびバッテリ１４９に蓄えられた電力が用いられる。このように、制御システム２００は、車軸１１２から出力すべき要求動力に応じて２つのモータＭＧ１，ＭＧ２の運転を制御する。
【００４４】
本実施例のハイブリッド車両は、エンジン１５０を運転したまま後進することも可能である。エンジン１５０を運転すると、プラネタリキャリア軸１２７は前進時と同方向に回転する。このとき、第１のモータＭＧ１を制御してプラネタリキャリア軸１２７の回転数よりも高い回転数でサンギヤ軸１２５を回転させると、上式（１）から明らかな通り、リングギヤ軸１２６は後進方向に反転する。制御システム２００は、第２のモータＭＧ２を後進方向に回転させつつ、その出力トルクを制御して、ハイブリッド車両を後進させることができる。
【００４５】
プラネタリギヤ１２０は、リングギヤ１２２が停止した状態で、プラネタリキャリア１２４およびサンギヤ１２１を回転させることが可能である。従って、車両が停止した状態でもエンジン１５０を運転することができる。例えば、バッテリ１９４の残容量が少なくなれば、エンジン１５０を運転し、第１のモータＭＧ１を回生運転することにより、バッテリ１９４を充電することができる。車両が停止しているときに第１のモータＭＧ１を力行すれば、そのトルクによってエンジン１５０をモータリングし、始動することができる。
【００４６】
Ｃ．パワートランジスタの温度推定：
図３は、駆動回路１９１，１９２のパワートランジスタを冷却するための冷却システムの構成を示す説明図である。駆動回路１９１，１９２を構成する１２個のトランジスタ３００（図２のＴｒ１〜Ｔｒ６，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６）は、基板３０２上に半田付けされている。但し、図３では図示の便宜上、１個のトランジスタのみを描いている。基板３０２は充填剤３０４を介してアルミニウム製の冷却プレート３０６上に固定されている。この充填剤３０４は、基板３０２と冷却プレート３０６の間の熱伝導性を高めるためのものである。トランジスタ３００の上部の空間は、アルミニウム製の蓋３０８で覆われている。また、トランジスタ３００の下の冷却プレート３０６の内部には、冷却通路３１０が形成されている。
【００４７】
トランジスタ３００を冷却するための冷却水ＣＬＷは、冷却プレート３０６内の冷却通路３１０を通過した後に、ポンプ４０２で昇圧され、ラジエータ４０４で冷却された後に、循環経路４０６を介して再び冷却通路３１０に戻る。冷却プレート３０６の手前の流路には、冷却水ＣＬＷの温度を測定するための温度センサ４０８が設けられている。なお、ラジエータ４０４は、エンジン用のラジエータとは別個に設けられたものである。
【００４８】
基板３０２と充填剤３０４と冷却プレート３０６は、いずれも熱伝導率の良い材料で形成されている。従って、トランジスタ３００で発生した熱は、これらを介して冷却水ＣＬＷに素早く伝達される。
【００４９】
ところで、前述したように、第１のモータＭＧ１は主にジェネレータとして使用され、一方、第２のモータＭＧ２は主にモータとして使用される。従って、通常は第２のモータＭＧ２の方が電流値が大きい。また、一般にトランジスタの発熱は電流値が大きいほど大きいので、第２のモータＭＧ２用のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６（図２）の方が、第１のモータＭＧ１用のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６よりも高温になる傾向にある。そこで、本実施例では、高温になる傾向にある６個のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６のうちの中央に配置されているＶ相のトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４を温度推定の対象としている。
【００５０】
図４は、トランジスタ温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフである。トランジスタ３００が動作していないときには、トランジスタ３００からの発熱が無いので、トランジスタ温度Ｔtrと水温Ｔw は一定でほぼ同じ温度に保たれている。また、ラジエータ４０４を冷却する走行風の温度Ｔair は、これらよりもやや低い一定値に保たれている。
【００５１】
時刻ｔ１において、トランジスタ３００が短時間だけスイッチングされると、発熱によってトランジスタ温度Ｔtrはやや上昇する。しかし、トランジスタ３００の熱容量は冷却プレート３０６等の熱容量に比べてかなり小さく、また、その熱は冷却水ＣＬＷに素早く伝達されるので、トランジスタ温度Ｔtrはすぐに冷却水温度Ｔw とほぼ同じ値に収束する。
【００５２】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、トランジスタ３００が一定の出力で連続的にスイッチングされている。この場合には、発熱量が多いのでトランジスタ温度Ｔtrは次第に上昇し、また、冷却水温Ｔw もこれに従って上昇してゆく。そして、時刻ｔ３でトランジスタ３００の動作が停止すると、トランジスタ温度Ｔtrは再び冷却水温Ｔw とほぼ同じ温度に素早く（数秒〜数十秒で）収束する。なお、走行風の温度Ｔair は一定であると仮定している。
【００５３】
このように、トランジスタ温度Ｔtrは、トランジスタ３００の動作中は冷却水温Ｔw よりも高くなるが、動作が停止すると短時間で冷却水温Ｔw とほぼ同じ温度に収束するという性質を有している。また、トランジスタ３００の動作中は、トランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw との差分ΔＴtr/wはほぼ一定に保たれる。
【００５４】
任意の時刻ｉにおけるトランジスタ温度Ｔtr(i) は、以下の（４）式で書き表すことができる。
【００５５】
Ｔtr(i)=Ｔtr(i-1)+K11・PLtr(i)-K12[Ｔtr(i-1)-Ｔw(i-1)] …（４）
【００５６】
ここで、PLtr（ｉ）は時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでの全トランジスタの発熱量（パワーロス）、K11，K12はそれぞれ所定の係数である。
【００５７】
（４）式の右辺第１項は、時刻（ｉ−１）におけるトランジスタ温度である。右辺第２項はトランジスタの発熱による温度上昇量を表しており、右辺第３項は冷却水ＣＬＷへの熱伝達による温度低下量を表している。なお、右辺第２項と第３項は、それぞれ単位時間当たりの温度変化量である。ここで、「単位時間」とは、時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでの時間を意味している。
【００５８】
厳密に言えば、上記（４）式には、トランジスタ３００からの熱放射による温度低下や、基板３０２への熱伝導による温度低下などの他の成分も考慮すべきである。しかし、これらの他の成分の寄与は十分小さく、無視することができることが判明した。
【００５９】
ところで、上記（４）式の右辺第２項は、トランジスタが一定の出力で動作している間は一定値に保たれることが判明した。換言すれば、右辺第２項は、トランジスタの出力の関数として与えられる。また、図４の例から理解できるように、トランジスタ出力が一定の間は、トランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw との差分ΔＴtr/wはほぼ一定である。このことは、（４）式の右辺第３項がほぼ一定値であることを意味している。従って、右辺第３項もトランジスタの出力の関数として与えられる。すなわち、右辺第２項と第３項は、いずれもトランジスタ出力の関数であることが解る。このような事実を考慮すると、上記（４）式は、次の（５）式に書き換えることができる。
【００６０】
Ｔtr(i)=Ｔtr(i-1)+ΔＴtr(Ptr) …（５）
【００６１】
ここで、ΔＴtr（Ptr）はトランジスタの出力がＰtrのときの単位時間当たりのトランジスタ温度の変化量である。トランジスタ温度の変化量ΔＴtr（Ptr）は、図４の時刻ｔ２以降の期間においてトランジスタ温度Ｔtrがほぼ直線的に増加していくときの温度上昇率に相当している。
【００６２】
ところで、時刻（ｉ−１）におけるトランジスタ温度Ｔtr（ｉ−１）は、冷却水温Ｔw（ｉ−１）とトランジスタ／冷却水温度差ΔＴtr/wとの和で表される。従って、上記（５）式は次の（６）式のように書き換えられる。
【００６３】
Ｔtr(i)=Ｔw(i-1)+ΔＴtr/W(Ptr)+ΔＴtr(Ptr) …（６）
【００６４】
右辺第２項と第３項とをまとめると、次の（７）式が得られる。
【００６５】
Ｔtr(i)=Ｔw(i-1)+ΔＴ(Ptr) …（７）
但し、
ΔＴ(Ptr)=ΔＴtr/W(Ptr)+ΔＴtr(Ptr)
【００６６】
すなわち、トランジスタの出力がＰtrであるときの時刻ｉのトランジスタ温度Ｔtr（ｉ）は、時刻（ｉ−１）のときの冷却水温Ｔw （ｉ−１）と、トランジスタの出力に応じた温度偏差ΔＴ（Ｐtr）とを加算したものとして与えられる。
【００６７】
なお、（６）式の右辺第３項はトランジスタ温度の上昇率であり、これは冷却水温の上昇率とほぼ等しいことが図４から理解できる。従って、（６）式の右辺第１項と第３項との和は時刻ｉにおける水温Ｔw （ｉ）にほぼ等しい。そこで、上記（６）式は次の（８）式のように書き換えることも可能である。
【００６８】
Ｔtr(i)=Ｔw(i)+ΔＴ’(Ptr) …（８）
但し、
ΔＴ’(Ptr)=ΔＴtr/w(Ptr)
【００６９】
冷却水温Ｔw（ｉ−１），Ｔw（ｉ）は、循環経路４０６に設けられた温度センサ４０８（図３）によって測定される。また、温度偏差ΔＴ（Ptr），ΔＴ’（Ptr）は、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の電流値と三相交流周波数とに応じた温度偏差の値を示すマップから決定される。このマップは、予め実験的に作成される。但し、第１のモータＭＧ１は主にジェネレータとして使用されるので電流値が比較的小さく、従って、第１のモータＭＧ１用のトランジスタからの発熱は無視できる。このため、本実施例では、主としてモータとして使用される第２のモータＭＧ２の電流値と三相交流周波数とに基づいて、温度偏差ΔＴ（Ptr），ΔＴ’（Ptr）が決定される。
【００７０】
図５は、温度偏差ΔＴ（Ptr）のマップの一例を示している。ここでは、三相交流周波数の各値毎に、モータの電流値とトランジスタの温度偏差ΔＴとの関係が示されている。
【００７１】
このように、トランジスタの温度Ｔtrは、冷却水温Ｔw の測定値と、トランジスタの出力Ｐtrに依存する温度偏差ΔＴとの和として容易に推定することが可能である。従って、トランジスタの電流値の温度依存性などのように、トランジスタの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、トランジスタ温度を推定することが可能である。
【００７２】
温度偏差ΔＴ，ΔＴ’は、モータの電流値や三相交流周波数に限らず、トランジスタの通電量を実質的に表すような他の値に基づいて決定されてもよい。例えば、モータの電流値の代わりに、マスタ制御部２７０からモータ制御部２６０に与えられるトルク指令値と、モータ制御部２６０から駆動回路１９１，１９２に与えられる駆動信号のキャリア周波数（ＰＷＭ制御における駆動信号パルスの周波数）とに基づいて、温度偏差ΔＴ，ΔＴ’を決定してもよい。
【００７３】
なお、トランジスタの発熱量は、モータに供給される電流が正弦波であるか矩形波であるかにも依存する。従って、温度偏差ΔＴ，ΔＴ’のマップは、これらの各電流波形毎に異なるものをそれぞれ準備するようにしてもよい。
【００７４】
Ｄ．第１のモータＭＧ１の温度推定：
図６は、第１のモータＭＧ１を冷却するための冷却システムの構成を示す説明図である。第１のモータＭＧ１は、ロータ３２０と、ステータコイル３２２と、ステータ鉄心３２４とを有しており、これらがモータケース３２６内に収納されている。モータケース３２６の周囲はジャケット３２８で囲まれており、これらの間に冷却水ＣＬＷの通路が形成されている。
【００７５】
図６の冷却システムの構成は図３に示したトランジスタ用の冷却システムとほぼ同じである。なお、トランジスタ用の冷却システムとモータ用の冷却システムとを共通にすることも可能であるが、ここでは別個のものであるとして説明する。
【００７６】
第１のモータＭＧ１における発熱要因としては、銅損（コイル３２２における損失）と、鉄損（鉄心３２４における損失）とがある。第１のモータＭＧ１は、主にジェネレータとして使用されるものであり、電流密度が比較的小さいので銅損は無視できる程度である。従って、第１のモータＭＧ１における発熱要因としては鉄損のみを考慮すればよく、温度が最も高くなるのはステータ鉄心３２４である。
【００７７】
図７は、第１のモータＭＧ１の鉄心温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフである。モータＭＧ１が動作していないときには鉄心での発熱が無いので、鉄心温度Ｔgfと水温Ｔw は一定でほぼ同じ温度に保たれている。
【００７８】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までは、モータＭＧ１が一定の出力で連続的に運転されている。このとき、鉄心温度Ｔgfは次第に上昇し、また、冷却水温Ｔw も上昇してゆく。そして、時刻ｔ１２でモータＭＧ１への電力の供給が停止すると、鉄心温度Ｔgfは冷却水温Ｔw に緩やかに近づいてゆき、最終的には両者はほぼ同じ温度に収束する。
【００７９】
このように、第１のモータＭＧ１の鉄心温度Ｔtrは、モータＭＧ１に電力が供給されている間は冷却水温Ｔw よりも高くなるが、電力の供給が停止すると緩やかに冷却水温Ｔw とほぼ同じ温度に収束するという性質を有している。
【００８０】
任意の時刻ｉにおける鉄心温度Ｔgf(i) は、以下の（９）式で書き表すことができる。
【００８１】
Ｔgf(i)=Ｔgf(i-1)+K21・PLgf(i)-K22[Ｔgf(i-1)-Ｔw(i-1)] …（９）
【００８２】
ここで、PLgf（ｉ）は時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでの鉄心の発熱量、K21，K22はそれぞれ所定の係数である。（９）式の右辺第２項は、発熱による温度上昇量を表しており、右辺第３項は冷却による温度低下量を表している。
【００８３】
図７と図４とを比較すれば理解できるように、鉄心温度Ｔgfは変化は比較的緩やかであり、鉄心温度Ｔgfと冷却水温Ｔw との偏差ΔＴgf/wも時間と共に緩やかに変化している。これは、鉄心３２４の熱容量がかなり大きいためである。
【００８４】
第１のモータＭＧ１の鉄心温度Ｔgfは、（９）式をそのまま使用して決定される。（９）式の右辺の未知数は、水温Ｔw(i-1)と、鉄心の発熱量PLgfとである。水温Ｔw(i-1)は、循環経路４０６に設けられた温度センサ４０８によって測定される。また、発熱量PLgfは、モータＭＧ１のトルクおよび回転数などのようなモータの出力（すなわちモータの通電量）を実質的に表す値に応じて予め作成されたマップから決定される。このマップも、前述した図５に類似したものであり、ここではその例示は省略する。
【００８５】
なお、鉄心温度Ｔgfの初期値は、モータＭＧ１に電力が十分長い期間供給されていない状態において水温Ｔw を測定し、この水温Ｔw に所定の温度偏差ΔＴ0wを加算することによって決定される。この温度偏差ΔＴ0wは、水温Ｔw のレベルに応じて予め実験的に求められる。また、通電停止時の水温Ｔw と鉄心温度Ｔgfとを記憶しておき、トルク零の放置時間から（９）式より温度偏差ΔＴ0wを推定することも可能である。
【００８６】
以上のように、第１のモータＭＧ１の鉄心温度Ｔgfは、冷却水温Ｔw と、モータＭＧ１の出力（あるいはモータの通電量）に依存する発熱量PLgf(i)とに基づいて推定することが可能である。モータの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、鉄心温度を推定することが可能である。
【００８７】
Ｅ．第２のモータＭＧ２の温度推定：
図８は、第２のモータＭＧ２を冷却方法を示す説明図である。第２のモータＭＧ２は、ロータ３４０と、ステータコイル３４２と、ステータ鉄心３４４とを有しており、これらがモータケース３４６内に収納されている。モータケース３２６は、走行風によって冷却される。なお、鉄心３４４には温度センサ３５０が設けられている。また、モータＭＧ２の手前には、外気温を測定するための温度センサ３５２が設けられている。
【００８８】
第２のモータＭＧ２は、主にモータとして使用されるものであり、電流密度が比較的大きいので銅損も無視できない。そこで、第２のモータＭＧ２における発熱要因としては銅損と鉄損の両方を考慮する。なお、温度が最も高くなるのはステータコイル３４２である。
【００８９】
図９は 第２のモータＭＧ２のコイル温度Ｔmcと鉄心温度Ｔmfの変化の一例を示すグラフである。モータＭＧ２が動作していないときには発熱が無いので、各温度Ｔmc，Ｔmfは一定でほぼ同じ温度に保たれている。
【００９０】
時刻ｔ２１において、モータＭＧ２に短時間だけ電力が供給されると、発熱によってコイル温度Ｔmcはやや上昇し、これに応じて鉄心温度Ｔmfも若干上昇する。しかし、コイル３４２の熱容量は鉄心３４４の熱容量に比べてかなり小さく、また、両者の間の熱伝導率も高いので、コイル温度Ｔmcは比較的早く鉄心温度Ｔmfとほぼ同じ値に収束する。
【００９１】
時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までは、モータＭＧ２が一定の出力で連続的に運転されている。このとき、コイル温度Ｔmcと鉄心温度Ｔmfは次第に上昇してゆく。そして、時刻ｔ２３でモータＭＧ２への電力の供給が停止すると、コイル温度Ｔmcが鉄心温度Ｔmfに比較的早く近づいてゆく。また、鉄心温度は外気温Ｔair に緩やかに近づいてゆき、最終的には外気温Ｔair とほぼ同じ温度に収束する。
【００９２】
このように、第２のモータＭＧ２のコイル温度Ｔmcは比較的急速に変化し、鉄心温度Ｔmfは比較的緩やかに変化する。また、モータＭＧ１に電力が供給されている間はコイル温度Ｔmcは鉄心温度Ｔmfよりも高くなるが、電力の供給が停止すると比較的速やかに鉄心温度Ｔmfとほぼ同じ温度に収束するという性質を有している。
【００９３】
任意の時刻ｉにおけるコイル温度Ｔmc(i) は、以下の（１０）式で書き表すことができる。
【００９４】
Ｔmc(i)=Ｔmc(i-1)+K31・PLm(i)-K32[Ｔmc(i-1)-Ｔmf(i-1)] …（１０）
【００９５】
ここで、PLm（ｉ）は時刻（ｉ−１）から時刻ｉまでのモータＭＧ２の発熱量、K31，K32はそれぞれ所定の係数である。なお、モータＭＧ２の発熱のうちでコイル３４２に発生する熱の割合は、モータの発熱量の項K31・PLm（ｉ） で考慮されている。すなわち、（１０）式の右辺第２項は、コイル３４２の発熱による温度上昇量を表している。また、右辺第３項はコイル３４２から鉄心３４４への熱伝導による温度低下量を表している。
【００９６】
図９におけるコイル温度Ｔmcと鉄心温度Ｔmfとの関係は、図４に示したトランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw との関係に類似している。そこで、本実施例では、コイル温度Ｔmcを与える式として、（１０）式の代わりに上記（７）に類似した次の（１１）式を使用する。
【００９７】
Ｔmc(i)=Ｔmf(i-1)+ΔＴ(Pm) …（１１）
【００９８】
ここで、Ｐm はモータＭＧ２の出力である。すなわち、モータＭＧ２が出力Ｐm で動作しているときの時刻ｉのコイル温度Ｔmc（ｉ）は、時刻（ｉ−１）のときの鉄心温度Ｔmf（ｉ−１）と、モータＭＧ２の出力に応じた温度偏差ΔＴ（Pm）とを加算したものとして与えられる。
【００９９】
なお、（１１）の代わりに、上記（８）式に類似した次の（１２）式を使用することも可能である。
【０１００】
Ｔmc(i)=Ｔmf(i)+ΔＴ’(Pm) …（１２）
【０１０１】
鉄心温度Ｔmf（ｉ−１），Ｔmf（ｉ）は、鉄心３４４に設けられた温度センサ３５０（図８）によって測定される。また、温度偏差ΔＴ（Pm），ΔＴ’（Pm）は、モータＭＧ２のトルクおよび回転数などのようにモータの出力（通電量）を実質的に表す値に応じた温度偏差を示すマップから決定される。このマップも、前述した図５に類似したものであり、ここではその例示は省略する。
【０１０２】
このように、鉄心温度Ｔmfが測定可能な場合には、コイル温度Ｔmcは、鉄心温度Ｔmcの測定値と、モータＭＧ２の出力Ｐmに依存する温度偏差ΔＴとの和として容易に推定することが可能である。従って、コイル抵抗値の温度依存性のように、コイルの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、コイル温度を推定することが可能である。
【０１０３】
ところで、上記（１１）式または（１２）式の右辺第１項の鉄心温度Ｔmfが測定できない場合には、外気温Ｔair から鉄心温度Ｔmfを推定することが可能である。このとき、任意の時刻ｉにおける鉄心温度Ｔmf(i) は、以下の（１３）式で書き表すことができる。
【０１０４】
Ｔmf(i)=Ｔmf(i-1)+K41・PLm(i)-K42[Ｔmf(i-1)-Ｔair(i-1)] …（１３）
【０１０５】
ここで、K41，K42はそれぞれ所定の係数である。なお、コイル３４２から鉄心３４４に伝導される熱は、モータの発熱量の項K41・PLm（ｉ） で考慮されている。右辺第３項に含まれている外気温Ｔair(i-1)は、モータＭＧ２の上流側に設けられた温度センサ３５２（図８）によって測定される。なお、走行風による冷却に関する風速の影響は無視できる程度なので、右辺第３項では風速による影響は無視している。
【０１０６】
上記（１３）式における鉄心温度Ｔmfの初期値は、モータＭＧ１に電力が十分長い期間供給されていない状態において測定された外気温Ｔair に、所定の温度偏差ΔＴ0airを加算することによって決定される。この温度偏差ΔＴ0airは、外気温Ｔair のレベルに応じて予め実験的に求められる。
【０１０７】
以上のように、第２のモータＭＧ２の鉄心温度Ｔmfは、冷却材である外気の温度Ｔair と、モータＭＧ２の出力（あるいはモータの通電量）に依存する発熱量PLm(i)とに基づいて推定することが可能である。モータの物理的特性の温度依存性を直接利用すること無しに、鉄心温度を推定することが可能である。
【０１０８】
また、こうして推定された鉄心温度Ｔmfを用いて、上記（１１）式または（１２）式を用いてコイル温度Ｔmcも推定することが可能である。
【０１０９】
Ｆ．冷却水の温度推定（その１）：
図１０は、パワートランジスタを冷却するための冷却システムの他の構成を示す説明図である。図３に示した構成との違いは、冷却水用の温度センサ４０８の代わりに、トランジスタ３００の温度Ｔtrを測定するための温度センサ３１２が設けられている点だけである。このような構成では、トランジスタ温度Ｔtrの測定値から、冷却水温Ｔw を推定することが可能である。
【０１１０】
任意の時刻ｉにおける冷却水温Ｔw(i) は、以下の（１４）式で書き表すことができる。
【０１１１】
Tw(i)=Tw(i-1)+K51[Ttr(i-1)-Tw(i-1)]-K52[Tw(i-1)-Tair(i-1)] …（１４）
【０１１２】
ここで、K51，K52はそれぞれ所定の係数である。（１４）式の右辺第２項は、トランジスタからの熱伝達による温度上昇量を表しており、右辺第３項はラジエータ４０４での冷却による温度低下量を表している。
【０１１３】
この（１４）式を使用して冷却水温Ｔw を推定するときには、通常は、温度センサを用いて外気温Ｔair が測定される。但し、後述するように、他の方法で推定された外気温Ｔair を利用して、（１４）式から冷却水温Ｔw を推定することも可能である。
【０１１４】
なお、上述した（１４）式の代わりに、上述した（８）式を変形した次の（１５）式を使用することも可能である。
【０１１５】
Ｔw(i)=Ｔtr(i)-ΔＴ’(Ptr) …（１５）
【０１１６】
ここで、ΔＴ’（Ｐtr）は、トランジスタの出力Ｐtrに依存した温度偏差である。すなわち、冷却水温Ｔw（ｉ）は、トランジスタ温度Ｔtrの測定値と、トランジスタの出力Ｐtrに依存する温度偏差ΔＴとの差として推定することが可能である。
【０１１７】
トランジスタの出力がゼロのときには、（１５）式の右辺第２項もゼロである。従って、トランジスタの運転状態と停止状態とが交互に繰り返されるときには、トランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw は、例えば図１１のような変化を示す。すなわち、トランジスタの出力がゼロの時のトランジスタ水温Ｔtrは、冷却水温Ｔw にほぼ等しい。
【０１１８】
このような現象を考慮すると、トランジスタの出力がゼロのときの冷却水温Ｔw は、次の（１６）式を用いて推定することができる。
Ｔw(i)=Ｔtr(i)-δ …（１６）
【０１１９】
ここで、Ｔtr（ｉ）はトランジスタ温度の測定値であり、δは所定の温度差である。この温度差δは実験的に決定されるものであるが、δ＝０としてもよい。
【０１２０】
以上の種々の温度推定方法では、比較的緩慢な温度変化を示す第１の対象物（例えば冷却水またはステータ鉄心）と、比較的急速な温度変化を示す第２の対象物（例えばトランジスタまたはステータコイル）と、のうちの一方の温度から他方の温度を推定している。第２の対象物としては、通電に起因した自ら発熱し、発熱が無いときには第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する性質を有するものが選ばれている。また、第１と第２の対象物は互いに近傍にあって、熱交換を行うものである。ここで、「第１と第２の対象物が互いに近傍にある」という関係は、両者が直接的に接している必要は無く、実質的な熱交換が行われる程度に近接した位置にあれば良い。
【０１２１】
Ｇ．冷却水の温度推定（その２）：
図１２は、パワートランジスタと第１のモータＭＧ１とを冷却するための共通の冷却システムの構成を示す説明図である。この冷却システムでは、図１０に示したシステムとは、駆動回路１９１，１９２とポンプ４０２の間に第１のモータＭＧ１の冷却通路が挿入されている点が異なるだけであり、他の構成は図１０に示すシステムと同じである。このような構成においても、トランジスタ温度Ｔtrの測定値から、冷却水温Ｔw を推定することが可能である。
【０１２２】
任意の時刻ｉにおける冷却水温Ｔw(i) は、以下の（１７）式で書き表すことができる。
【０１２３】
Tw(i)=Tw(i-1)+K61・PLg(i)+K62・PLm(i)-K63[Tw(i-1)-Tair(i-1)] …（１７）
【０１２４】
ここで、K61，K62，K63はそれぞれ所定の係数である。（１７）式の右辺第２項は、第１のモータＭＧ１の鉄損による温度上昇量と、その駆動用のトランジスタ３００の発熱による温度上昇量との和を表している。右辺第３項は、第２のモータＭＧ２の駆動用のトランジスタ３００の発熱による温度上昇量を表している。また、右辺第４項は冷却による温度低下量を表している。
【０１２５】
（１７）式の右辺第２項は、第１のモータＭＧ１の通電量を実質的に表す値（電流値および三相交流周波数、あるいは、トルクおよびキャリア周波数）に応じて予め作成されたマップから決定される。また、右辺第３項も同様に、第２のモータＭＧ２の通電量を実質的に表す値に応じて予め作成されたマップから決定される。なお、これらのマップのパラメータは簡略化してもよい。例えば、トルクとキャリア周波数のうちで、キャリア周波数の影響は比較的少ないので、トルクのみをパラメータとしたマップを利用してもよい。
【０１２６】
（１７）式の右辺第４項の外気温Ｔair を温度センサで測定すれば、任意の時刻ｉにおける水温Ｔw を推定することが可能である。但し、本実施例では、外気温Ｔair 用の温度センサを用いずに、トランジスタ３００に設けられた温度センサ３１２を用いて冷却水温Ｔw と外気温Ｔair の両方を以下のようにして推定している。
【０１２７】
図１３は、冷却水温と外気温の推定を行う手順を示すフローチャートである。この処理は、マスタ制御部２７０内の図示しないＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。
【０１２８】
ステップＳ１では、外気温Ｔair に初期値が設定される。この初期値としては任意の温度（例えば１０°Ｃ）が使用される。ステップＳ２では、２つのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクが０のときのトランジスタ温度Ｔtrを、温度センサ３１２を用いて測定する。
【０１２９】
ステップＳ３では、トルク０のときのトランジスタ温度Ｔtrの包絡線から、水温Ｔw を次のように推定する。２つのモータのトルクが０のときには、前述した図１１に示したように、トランジスタ温度Ｔtrは水温Ｔw にほぼ収束する。従って、このときの水温Ｔw は、前述した（１６）式を用いて推定できる。
【０１３０】
ステップＳ４では、外気温Ｔair の初期値を用いて、２つのモータのトルクが０のときの冷却水温Ｔw’の変化を推定する。２つのモータのトルクが０のときの水温Ｔw'の変化は、上記（１７）式の右辺第２項と第３項とを０とした次の（１８）式で与えられる。
【０１３１】
Tw'(i)=Tw'(i-1)-K63[Tw'(i-1)-Tair(i-1)] …（１８）
【０１３２】
この式からも理解できるように、冷却水ＣＬＷは外気で冷却され、図１１の右端に示したように徐々に低下する。実際の外気温Ｔair がステップＳ１で設定された初期値と一致していれば、（１６）式を用いて推定された水温Ｔw と、（１８）式を用いて推定された水温Ｔw'とが一致するはずである。そこで、ステップＳ５では、これらの２つの水温の推定値Ｔw ，Ｔw'が一致するように、外気温Ｔair を修正する。
【０１３３】
ステップＳ６では、修正された外気温Ｔair が正常と考えられる所定の範囲内に入っているか否かが調べられる。例えば、外気温Ｔair の正常範囲としては、−４０〜＋６０°Ｃの範囲が設定される。一方、修正された外気温Ｔair が正常範囲内に無い場合には、ステップＳ８において異常であることが運転者に警告される。なお、異常の原因としては、冷却系のポンプ４０２や、トランジスタ３００の温度センサ３１２などのいくつかの原因が考えられる。
【０１３４】
一方、修正された外気温Ｔair が正常範囲内にあれば、ステップＳ７に移行し、この修正された外気温Ｔair を用い、（１７）式に従って任意の時刻の水温Ｔw を推定することができる。
【０１３５】
なお、この修正された外気温Ｔair は、次のトリップ時における初期値としても使用することができる。ここで、「トリップ」とは、車両の１回の走行（キーオンからキーオフまで）を意味している。
【０１３６】
こうして外気温Ｔair が推定されると、２つのモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクが０でない場合にも、上記（１７）式を用いて水温Ｔw を推定することができる。さらに、この水温Ｔw から上記（７）式または（８）式を用いてトランジスタ温度Ｔtrを逆推定することも可能である。こうして逆推定されたトランジスタ温度が温度センサ３１２で測定された温度と大幅に異なる場合には、温度センサ３１２に異常が発生している可能性がある。すなわち、推定された水温Ｔw を使用して、温度センサ３１２に異常があるか否かを検出することが可能である。
【０１３７】
なお、ハイブリッド車両に外気温を測定するための温度センサが設けられている場合には、上記（１７）式の外気温Ｔair としてその温度センサの測定値を利用することが可能である。また、この外気温の測定値と、図１３のステップＳ５で得られた外気温の推定値とが一致するか否かによって、外気温センサまたは冷却システムに異常が発生しているか否かを検出することが可能である。
【０１３８】
ここで説明した冷却水温の推定を一般化すれば、第１の対象物（冷却水温）の温度を、温度センサで測定された第２の対象物（トランジスタまたは外気温）の温度を利用して推定し、その後、第１の対象物の温度と第２の対象物における温度上昇成分および温度下降成分とに基づいて第２の対象物の温度を逆推定することが可能である。そして、第２の対象物の逆推定された温度と、温度センサで測定された温度との差を調べることによって、異常が発生しているか否かを検出することが可能である。なお、異常の発生の原因としては、第２の対象物の温度センサと、第１と第２の対象物の少なくとも一方に対する冷却システムと、の２つがある。従って、これらのうちの少なくとも一方に異常が発生していることが検出可能である。
【０１３９】
なお、上記実施例で説明した種々の温度推定は、マスタ制御部２７０内の図示しないＣＰＵが所定の温度推定用プログラムを実行することによって実現される。このコンピュータプログラムは、マスタ制御部２７０内の図示しないＲＯＭ内に格納されている。従って、マスタ制御部２４０が、本発明における推定部に相当する。なお、本発明における温度決定部は、各種の温度センサで実現されている。但し、温度センサが設けられていない部分の温度を決定する場合には、マスタ制御部２７０が温度決定部としての機能も実現している。
【０１４０】
Ｈ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１４１】
Ｈ１．変形例１：
上記各実施例では、プラネタリアギアを用いて、エンジンの動力を車軸と第１のモータＭＧ１とに分配するいわゆる機械分配式のハイブリッド車両について説明したが、本発明は、プラネタリアギアを用いずにモータ／ジェネレータを用いて電気的にエンジンの動力を分配するいわゆる電気分配式のハイブリッド車両にも適用可能である。電気分配式のハイブリッド車両については、例えば本出願人により開示された特開平９−４６９６５号公報に開示されているので、ここではその説明は省略する。
【０１４２】
また、本発明は、ハイブリッド車両以外の他の車両にも適用可能である。さらに、車両以外の種々の機械や装置における温度の推定や異常の検出に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としてのハイブリッド車両の全体構成を示す説明図。
【図２】駆動回路１９１，１９２の内部構成を示す説明図。
【図３】駆動回路１９１，１９２のトランジスタを冷却するための冷却システムの構成を示す説明図。
【図４】トランジスタ温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフ。
【図５】トランジスタ温度を求める際の温度偏差ΔＴ（Ｐtr）のマップの一例を示すグラフ。
【図６】第１のモータＭＧ１を冷却するための冷却システムの構成を示す説明図。
【図７】第１のモータＭＧ１の鉄心温度と冷却水温度の変化の一例を示すグラフ。
【図８】第２のモータＭＧ２を冷却方法を示す説明図。
【図９】第２のモータＭＧ２のコイル温度と鉄心温度の変化の一例を示すグラフ。
【図１０】パワートランジスタを冷却するための冷却システムの他の構成を示す説明図。
【図１１】トランジスタの運転状態と停止状態とが交互に繰り返されるときにおけるトランジスタ温度Ｔtrと冷却水温Ｔw の変化を示すグラフ。
【図１２】パワートランジスタと第１のモータＭＧ１とを冷却するための共通の冷却システムの構成を示す説明図。
【図１３】冷却水温と外気温の推定を行う手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１２…車軸
１１４…デファレンシャルギア
１１６Ｒ，１１６Ｌ…車輪
１１９…ケース
１２０…プラネタリギヤ
１２１…サンギヤ
１２２…リングギヤ
１２３…プラネタリピニオンギヤ
１２４…プラネタリキャリア
１２５…サンギヤ軸
１２６…リングギヤ軸
１２７…プラネタリキャリア軸
１２９…チェーンベルト
１３０…ダンパ
１３１…三相コイル
１３２…ロータ
１３３…ステータ
１４１…三相コイル
１４２…ロータ
１４３…ステータ
１４４…回転数センサ（回転角センサ）
１４９…バッテリ
１５０…エンジン
１５６…クランクシャフト
１６３…ブレーキセンサ
１６５…アクセルセンサ
１６７…シフトポジションセンサ
１９１，１９２…駆動回路
１９４…バッテリ
１９６…バッテリセンサ
１９７ｕ，１９７ｖ…電流センサ
１９８ｕ，１９８ｖ…電流センサ
２００…制御システム
２１０…メインＥＣＵ
２１２…双方向通信配線
２１４…双方向通信配線
２２０…ブレーキＥＣＵ
２３０…バッテリＥＣＵ
２４０…エンジンＥＣＵ
２６０…モータ制御部
２７０…マスタ制御部
３００…トランジスタ
３０２…基板
３０４…充填剤
３０６…冷却プレート
３０８…蓋
３１０…冷却通路
３１２…温度センサ
３２０…ロータ
３２２…ステータコイル
３２４…ステータ鉄心
３２６…モータケース
３２８…ジャケット
３４０…ロータ
３４２…ステータコイル
３４４…ステータ鉄心
３４６…モータケース
３５０…温度センサ
３５２…温度センサ
４０２…ポンプ
４０４…ラジエータ
４０６…循環経路
４０８…温度センサ
Claims (11)
- 第１と第２の対象物の一方の温度から他方の温度を推定する方法であって、
前記第１の対象物は、前記第２の対象物を冷却するために前記第２の対象物の近傍を通る循環路で循環する冷却材であって、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、
前記第２の対象物は、車両駆動用のパワー半導体素子又は電動機を構成する部材であって、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有し、
前記方法は、
（ａ）前記第１と第２の対象物の一方の温度を決定する工程と、
（ｂ）前記第１と第２の対象物の他方の温度を、前記工程（ａ）で決定された温度と、前記通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定する工程と、
を備えることを特徴とする温度推定方法。 - 請求項１記載の温度推定方法であって、
前記第１の対象物の温度をＴ１、前記第２の対象物の温度をＴ２、前記通電量を実質的に表す値に関連付けられた前記第２の対象物の温度上昇量をΔＴとするとき、
前記温度上昇量ΔＴと前記通電量を実質的に表す値との関係が予め設定されており、
前記工程（ｂ）における推定が、次式、
Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴ
に従って実行される、温度推定方法。 - 請求項２記載の温度推定方法であって、
前記第２の対象物はパワー半導体素子であり、
前記第１の対象物は前記パワー半導体素子を冷却するための冷却材であり、
前記工程（ｂ）は、予め設定された前記温度上昇量ΔＴと前記パワー半導体素子の通電量を実質的に表す値との関係から、前記パワー半導体素子の通電量を実質的に表す値に応じて前記温度上昇量ΔＴを決定する工程を含む、温度推定方法。 - 請求項１記載の温度推定方法であって、
前記第２の対象物は電動機のステータ鉄心であり、
前記第１の対象物は前記電動機のステータを冷却するための冷却材であり、
前記工程（ｂ）は、前記冷却材の温度と、前記電動機の通電量を実質的に表す値とに基づいて前記ステータ鉄心の温度を決定する工程を含む、温度推定方法。 - 請求項１記載の温度推定方法であって、
前記第２の対象物はパワー半導体素子であり、
前記第１の対象物はパワー半導体素子を冷却するための冷却材であり、
前記工程（ａ）は、前記パワー半導体素子に設けられた温度センサによって前記パワー半導体素子の温度を測定する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、前記冷却材の温度を、前記パワー半導体素子の通電が無い状態における前記パワー半導体素子の温度変化から決定する工程を含む、温度推定方法。 - 第１と第２の対象物の一方の温度から他方の温度を推定する方法であって、
前記第１の対象物は車両駆動用の電動機のステータ鉄心であり、
前記第２の対象物は前記電動機のステータコイルであり、
前記第１の対象物は、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、
前記第２の対象物は、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには 前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有し、
前記方法は、
（ａ）前記第１と第２の対象物の一方の温度を決定する工程と、
（ｂ）前記第１と第２の対象物の他方の温度を、前記工程（ａ）で決定された温度と、前記通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定する工程と、
を備えることを特徴とする温度推定方法。 - 請求項６記載の温度推定方法であって、
前記第１の対象物の温度をＴ１、前記第２の対象物の温度をＴ２、前記通電量を実質的に表す値に関連付けられた前記第２の対象物の温度上昇量をΔＴとするとき、
前記温度上昇量ΔＴと前記通電量を実質的に表す値との関係が予め設定されており、
前記工程（ｂ）における推定が、次式、
Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴ
に従って実行される、温度推定方法。 - 請求項７記載の温度推定方法であって、
前記工程（ｂ）は、予め設定された前記温度上昇量ΔＴと前記電動機の通電量を実質的に表す値との関係から、前記電動機の通電量を実質的に表す値に応じて前記温度上昇量ΔＴを決定する工程を含む、温度推定方法。 - 請求項６ないし８のいずれかに記載の温度推定方法であって、
前記工程（ａ）は、
前記電動機のステータを冷却するための冷却材の温度と、前記電動機の通電量を実質的に表す値とに基づいて前記ステータ鉄心の温度を決定する工程を含む、温度推定方法。 - 第１と第２の対象物の一方の温度から他方の温度を推定するための装置であって、
前記第１の対象物は、前記第２の対象物を冷却するために前記第２の対象物の近傍を通る循環路で循環する冷却材であって、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、
前記第２の対象物は、車両駆動用のパワー半導体素子又は電動機を構成する部材であって、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有し、
前記温度推定装置は、
前記第１と第２の対象物の一方の温度を決定する温度決定部と、
前記第１と第２の対象物の他方の温度を、前記温度決定部で決定された温度と、前記通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定する推定部と、
を備えることを特徴とする温度推定装置。 - 第１と第２の対象物の一方の温度から他方の温度を推定するための装置であって、
前記第１の対象物は車両駆動用の電動機のステータ鉄心であり、
前記第２の対象物は前記電動機のステータコイルであり、
前記第１の対象物は、前記第２の対象物の発熱に応じて徐々に昇温するとともに前記第２の対象物よりも総熱容量が大きいために前記第２の対象物に比べて緩慢な温度変化を示し、
前記第２の対象物は、通電に起因した自らの発熱に応じて前記第１の対象物よりも高温になるとともに前記第１の対象物よりも急速な温度変化を示し、前記発熱が無いときには前記第１の対象物とほぼ等しい温度に収束する特性を有し、
前記温度推定装置は、
前記第１と第２の対象物の一方の温度を決定する温度決定部と、
前記第１と第２の対象物の他方の温度を、前記温度決定部で決定された温度と、前記通電の量を実質的に表す値とに基づいて推定する推定部と、
を備えることを特徴とする温度推定装置。
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