JP6090364B2 - 永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置及び永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置及び永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法に関する。

近年、電気自動車両（ＥＶ）及びハイブリッド電気自動車両（ＨＥＶ）等には、車輪の駆動用に永久磁石型同期モータが用いられている。車両用のモータにおいては、運転時の負荷の増大及び減少の差が据え置き型のモータと比べて大きく、モータの温度が上昇し易い。その結果、永久磁石における磁気特性の劣化、すなわち不可逆減磁により、モータのトルクや出力等の低下（以下、モータの劣化）が生じることが知られている。

下記の引用文献１には、永久磁石型同期モータにおける永久磁石の不可逆減磁（以下、単に減磁とも呼ぶ。）の発生を防止しつつ、該同期モータの性能を実際の限界付近まで発揮させることが可能な制御装置が記載されている。

特開２０１４−１３１３９２号公報

しかしながら、引用文献１に記載された技術は、同期モータの温度（永久磁石温度）の推定値に応じてｄ軸電流の上限値を設定しているものの、ｑ軸電流については一切考慮していない。このため、不可逆減磁が発生する電流条件及び減磁量を高精度に予測することは困難である。従って、永久磁石型同期モータの劣化を抑止することは困難であり、運転可能範囲を過剰に制限してしまうというおそれもある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、永久磁石型同期モータの永久磁石において、不可逆減磁が発生する電流条件及び減磁量を高精度に予測する技術を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、同期モータ（永久磁石）の推定温度と対応付けられる該同期モータに印加する電流の上限値をｄ軸電流値及びｑ軸電流値を用いて設定することを特徴とする。

具体的には、本発明は、永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置及び永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、並びに永久磁石の温度を推定する温度推定手段を備え、永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を対象とし、制御コントローラは、ｄ軸電流値及びｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された領域毎に永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、温度推定手段により推定された永久磁石温度と上限温度とを比較する比較手段と、比較手段において永久磁石温度が上限温度よりも高いか等しい場合には、同期モータを劣化と判定する判定手段とを有するものである。

これによれば、ｄ軸電流値に加え、ｑ軸電流値をも考慮した上限温度を設定することにより同期モータの劣化を判定することが可能となるため、同期モータの劣化を高精度に判定することができる。

第２の発明は、永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、並びに永久磁石の温度を推定する温度推定手段を備え、永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を対象とし、制御コントローラは、車両の走行状態に応じて、同期モータの目標出力トルクを設定する目標出力トルク設定手段と、目標出力トルク設定手段の設定値に応じて、同期モータに印加すべき目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を設定する目標電流値設定手段と、目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された領域毎に永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、温度推定手段により推定された永久磁石温度と上限温度とを比較する比較手段と、比較手段において永久磁石温度が上限温度よりも高いか等しい場合には、同期モータの劣化を予測する劣化予測手段とを有するものである。

これによれば、ｄ軸電流値に加え、ｑ軸電流値をも考慮した上限温度を設定することにより同期モータの劣化を予測することが可能となるため、同期モータの劣化を高精度に予測することができる。

第３の発明は、上記第２の発明において、劣化予測手段により同期モータが劣化することが予測されているときには、目標電流値設定手段により設定された目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を、同期モータが劣化しないように電流値を変更する目標電流値変更手段をさらに備えたものである。

これによれば、同期モータの劣化が予測された際に、該同期モータに印加される目標電流値を変更することにより、モータの劣化を抑制することが可能となる。

第４の発明は、永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、永久磁石の温度を推定する温度推定手段、並びに同期モータを冷却する冷却手段を備え、永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を対象とし、制御コントローラは、車両の走行状態に応じて、同期モータの目標出力トルクを設定する目標出力トルク設定手段と、目標出力トルク設定手段の設定値に応じて、同期モータに印加すべき目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を設定する目標電流値設定手段と、目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された領域毎に永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、温度推定手段により推定された永久磁石温度と上限温度とを比較する比較手段と、比較手段において永久磁石温度が上限温度よりも高いか等しい場合には、冷却手段による同期モータの冷却を強めるように制御する一方、永久磁石温度が上限温度よりも低い場合には、冷却手段による同期モータの冷却を維持するか又は弱めるように制御する冷却制御手段とを有するものである。

これによれば、冷却制御手段は、永久磁石温度が上限温度よりも高いか等しい場合には、冷却手段による同期モータの冷却を強めるように制御するため、同期モータの永久磁石温度の状態に応じて冷却手段を適切に制御することが可能となる。

第５の発明は、永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、並びに永久磁石の温度を推定する温度推定手段を備え、永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を対象とし、制御コントローラは、車両の走行状態に応じて、同期モータの目標出力トルクを設定する目標出力トルク設定手段と、目標出力トルク設定手段の設定値に応じて、同期モータに印加すべき目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を設定する目標電流値設定手段と、目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された領域毎に永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、温度推定手段により推定された永久磁石温度と上限温度とを比較する比較手段と、比較手段において永久磁石温度が上限温度よりも高いか等しい場合には、目標電流値設定手段により設定された目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を、同期モータが劣化しないように電流値を変更する目標電流値変更手段とを有するものである。

これによれば、目標電流値変更手段は、永久磁石温度が上限温度よりも高いか等しい場合には、同期モータが劣化しないように電流値を変更するため、モータの劣化を抑制することが可能となる。

第６の発明は、永久磁石を設けた永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法を対象とし、常温下におけるｄ軸電流値及びｑ軸電流値に対する同期モータの出力トルク値を実測する第１ステップと、永久磁石を所定温度にまで昇温する第２ステップと、所定温度においてそれぞれ所定のｄ軸電流値及びｑ軸電流値を同期モータに印加する第３ステップと、所定温度から常温に戻し、再度、常温下におけるｄ軸電流値及びｑ軸電流値に対する同期モータの出力トルク値を実測する第４ステップと、第１ステップにおいて実測された第１出力トルク値と第４ステップにおいて実測された第２出力トルク値との差が所定値以上である場合には、所定温度を所定のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に対する上限温度に設定する第５ステップとを備えるものである。

これによれば、ｄ軸電流値に加え、ｑ軸電流値をも考慮して永久磁石の上限温度を設定するため、該永久磁石の上限温度を適切に設定することが可能となる。

第７の発明は、上記第６の発明において、第２ステップにおける所定温度、第３ステップにおける所定のｄ軸電流値及びｑ軸電流値のうち少なくとも１つを変更しつつ、第１ステップから第５ステップまでを繰り返し行うことにより、上限温度に対するｄ軸電流値及びｑ軸電流値の制御範囲を示す制御マップを設定する第６ステップをさらに備えるものである。

これによれば、ｄ軸電流値に加え、ｑ軸電流値をも考慮した制御マップを作成することが可能となる。

第８の発明は、上記第７の発明に記載の上限温度の設定方法を採る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を対象とし、推定された永久磁石温度と制御マップから読み出した上限温度とを比較し、永久磁石温度が上限温度よりも高いか等しい場合には、同期モータの冷却の強化、同期モータへの指令電流値の変更、並びに同期モータの劣化の判定及び劣化の予測のうち少なくとも１つを実行するものである。

これによれば、同期モータの永久磁石温度の状態に応じて、冷却手段の適切な制御及び同期モータへの印加電流の変更、並びに同期モータの劣化の判定及び予測を高精度に行うことができる。

本発明によれば、永久磁石型同期モータに組み込まれた永久磁石の不可逆減磁が発生する電流条件及び減磁量を高精度に判定又は予測することができる。

図１は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を示す模式的な構成図である。 図２は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法に用いる複数の電流−トルクマップである。 図３は永久磁石型同期モータのトルク低下率の温度依存性と上限温度（減磁発生警戒温度）とを示すグラフである。 図４は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法において、電流条件（ｄ軸電流とｑ軸電流との組み合わせ）に用いる電流ベクトルの振幅及び位相により分割する分割方法を説明するためのグラフである。 図５は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法に用いる電流−減磁発生警戒温度（上限温度）マップである。 図６は本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータにおける永久磁石の減磁診断フロー図である。 図７Ａは本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータのロータ内に配設される永久磁石の配置形状の一例を示す模式的な部分平面図である。 図７Ｂは図７Ａに示す永久磁石型同期モータにおける永久磁石の減磁が発生する領域とｄ軸及びｑ軸の電流値との関係を示すグラフである。 図７Ｃは本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータのロータ内に配設される永久磁石の配置形状の他の例を示す模式的な部分平面図である。 図７Ｄは図７Ｃに示す永久磁石型同期モータにおける永久磁石の減磁が発生する領域とｄ軸及びｑ軸の電流値との関係を示すグラフである。 図８は本発明の第２の実施形態に係る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置における制御コントローラを示す構成図である。 図９は本発明の第３の実施形態に係る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置における制御コントローラを示す構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を示している。図１に示すように、永久磁石型同期モータ（以下、同期モータとも呼ぶ。）２００は、減速機２１０及び差動機構２２０を介して車軸２３０を駆動する。同期モータ２００には、永久磁石の温度が所定の温度（後述する減磁発生警戒温度（Ｔdemag））に達するか又はそれを超えると、例えば水冷式で同期モータ２００を冷却する冷却部２４０が設けられている。

制御コントローラ１００は、同期モータ２００に設けられたトルクセンサ３０１からモータトルクを検出する。さらに、制御コントローラ１００は、ｄ軸電流検出部１１０及びｑ軸電流検出部１１２を有しており、それぞれ、図示しない電流センサからｄ軸電流及びｑ軸電流を検出する。また、制御コントローラ１００は、車軸２３０の回転速度を検出する車輪速度センサ３０２及びアクセル開度を検出するアクセルセンサ３０３からの各信号を受ける。

制御コントローラ１００は、永久磁石温度推定部１２０を有しており、検出したモータトルク、ｄ軸電流及びｑ軸電流から、同期モータ２００の磁石温度を推定する。この磁石温度の推定温度が、上述の所定温度以上の場合は、制御コントローラ１００は、同期モータ２００に対して、そのモータトルク及びモータ回転数の少なくとも一方を低減する指示を行うか、又は冷却部２４０に対してその始動又は冷却水の流量の増量等の指示を行う。なお、モータトルク等の低減と冷却部２４０の始動等とは、同時に行っても良く、いずれか一方を行っても良い。

（永久磁石型同期モータにおける永久磁石の減磁診断方法）
上述したモータトルク、並びにｄ軸電流及びｑ軸電流から、永久磁石型同期モータ２００の磁石温度を推定する方法の一例を説明する。

永久磁石型同期モータ（ＰＭＳＭ：Permanent Magnet Synchronous Motor）におけるトルクは、電流（ｄ軸電流、ｑ軸電流）によって制御できることは公知である。

まず、「電流」−「トルク」−「磁石温度」の関係を示すマップを取得する。

永久磁石における不可逆減磁は、主として熱及び逆磁界（電流）により、磁化曲線上の動作点が、クニック（偏曲）部よりも下に位置することによって発生する。従って、磁石温度、電流及び動作点位置の３つの関係が明らかになれば、減磁の発生を検出することができる。

永久磁石型同期モータにおいて、永久磁石は、一般にロータ（回転子）に配設されることから、磁石温度を簡易な手法で検出することは困難である。そこで、モータトルクのトルク値から磁石温度を推定するために、電流−トルク−磁石温度の三者の関係を示すマップを作成する。

＜電流−トルクの関係を取得＞
まず、電流−トルク−磁石温度の三者の関係のうち、電流−トルクの関係を示すマップを作成するための実験方法の一例を説明する。実験に用いた永久磁石型同期モータは、例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結合金からなる永久磁石をロータ内に埋設したＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータである。

（１）試験対象である被試験モータ、負荷を構成する負荷モータ及びトルクメータから構成されるモータベンチを用意し、被試験モータを覆うように恒温槽を設置する。

（２）被試験モータを静止した状態で恒温槽を稼働させて、該被試験モータの内部の磁石に熱を印加する。このとき、熱電対等によって磁石温度をモニタし、この状態を磁石温度が所定の温度に達するまで保持する。

（３）磁石温度が所定の温度に達した後に、熱電対等を切り離し、所定の電流条件で被試験モータを駆動する。

（４）このときの被試験モータのトルクを計測して、電流−トルクマップを作成する。

（５）上記（１）から（４）を、例えば−４０℃〜２００℃の間を５℃ずつ又は１０℃ずつのように、適当に刻みを設定した温度条件で繰り返して、図２に示す複数の電流−トルクマップを作成する。

＜電流−磁石減磁発生温度の関係を取得＞
次に、電流−トルク−磁石温度の三者の関係のうち、電流−磁石温度の関係、より詳細には、電流−磁石減磁発生温度の関係を示すマップを作成する。

ところで、永久磁石型同期モータを任意の電流値で負荷駆動させると、ある磁石温度を境にしてトルクの不可逆的な低下が起こる。すなわち、負荷を取り除いた状態で、基準トルクを測定した場合、該基準トルクの値が異なってしまう。すなわち、図３に示すように、減磁発生温度Ｔ０からモータトルクが低下する。

そこで、各電流条件において、上記の減磁発生温度Ｔ０を以下の手順で実験的に求める。

（１）基準温度（室温（２５℃）等）で、被試験モータの基準トルクを測定する。ここでの基準トルクの値は任意である。

（２）ロータ内部の磁石を所定の温度に達するまで加熱する。加熱の手法は、上述の電流−トルクの関係を示すマップの作成時の手法と同様とする。

（３）磁石温度が所定の温度に達した後に、所定の電流値を印加して、被試験モータを駆動する（熱負荷駆動）。

（４）被試験モータの駆動を停止し、磁石温度が基準温度になるまで冷却し、その後、再度、上記の（１）の同一の条件で被試験モータのトルク値を測定する。

（５）（１）での被試験モータのトルク値と、（４）での被試験モータのトルク値とを比較する。

（６）図３で示したように、トルクの変化（低下）が起こるまで、上記の（１）から（５）を繰り返す。

（７）トルクの変化が起こった温度を減磁発生温度Ｔ０とし、そのときの温度を記録する。

（８）上記の（１）から（７）を、電流条件（ｄ軸電流とｑ軸電流との組み合わせ分）の数だけ繰り返す。ここで、電流条件であるｄ軸電流とｑ軸電流との組み合わせの例を示す。第１の方法は、図４において、電流ベクトルの振幅及び位相で分割する。例えば、振幅は、最大電流振幅に対して１０分割とし、位相は電流位相０°〜９０°の間を１０度ずつに分割する。第２の方法は、図４において、例えば、ｄ軸電流（ｉｄ）及びｑ軸電流（ｉｑ）は共に、ｄｑ軸最大電流に対して１０分割する。

以上の実験から得られた減磁発生温度Ｔ０に、図３に示すように、温度マージン（ΔＴ）を付与した「減磁発生警戒温度（Ｔdemag）」を算出し、さらに、図５に示す電流−減磁発生警戒温度の関係を示すマップを得る。ここで、温度マージン（ΔＴ）は、任意ではあるが、例えば、１０度から３０度程度に設定することができる。

以上から、永久磁石型同期モータの上限温度である減磁発生警戒温度（Ｔdemag）が設定される。

（永久磁石型同期モータにおける永久磁石の減磁診断フロー）
次に、車両に搭載され、作動（運転）中の永久磁石型同期モータにおける減磁診断の診断フローを図６に基づいて説明する。

まず、ステップＳＴ１において、同期モータ２００のトルクをトルクセンサ３０１により検出すると共に、同期モータ２００のｄ軸電流及びｑ軸電流を電流センサにより検出する。なお、変形例として、同期モータ２００のトルクは検出せず、ｄ軸電流及びｑ軸電流のみを検出してもよい。

次に、ステップＳＴ２において、図２に示す、予め作成された複数の電流−トルクマップを用いて、ステップＳＴ１で検出したトルク値、ｄ軸電流値及びｑ軸電流値から、現状の磁石温度Ｔ１を推定する。

次に、ステップＳＴ３において、図５に示す電流−減磁発生警戒温度マップを用いて、運転状態（電流状態）における減磁発生警戒温度Ｔdemagを求め、推定した磁石温度Ｔ１と比較する。

次に、ステップＳＴ４において、推定した磁石温度Ｔ１が減磁発生警戒温度Ｔdemagよりも高いか等しい場合には、次のステップＳＴ５において、制御コントローラ１００は、同期モータ２００を構成する永久磁石の減磁の発生を回避するための指令を出力する。出力する指令は、上述したように、例えば、同期モータ２００に対して、そのモータトルク及びモータ回転数の少なくとも一方を低減させる指令である。この場合の電流値の低減には、ｄ軸電流値及びｑ軸電流値の少なくとも一方を低減してもよく、例えば、永久磁石への反磁界（逆磁界）の要因がｄ軸電流の場合は、ｄ軸電流値のみを低減してもよい。さらなる指令は、冷却部２４０に対してその始動若しくは冷却水の流量の増量等の指令である。なお、冷却部２４０の使用は、電流値の低減と同時でもよく、単独でもよい。

（同期モータにおけるロータの構造と減磁発生電流条件と関係）
本願発明者らは、種々の検討を行った結果、例えば、ＩＰＭモータのロータ内における永久磁石の配置によって、減磁が発生する電流条件が異なるという知見を得ている。

例えば、図７Ａに示すように、同期モータ２００のステータ（固定子）２０１の内側にロータ（回転子）２０２が配設され、該ロータ２０２の周縁部に複数の永久磁石２０３が周縁部に対してＶ字状に配置されている場合は、図７Ｂに示すように、反磁界の要因は主にｄ軸電流となる。このとき、磁石温度は一定である。これに対し、図７Ｃに示すように、同期モータ２００のロータ２０２の周縁部に配置された複数の永久磁石２０３が該周縁部に対して一列に配置されている場合は、図７Ｄに示すように、反磁界の要因はｄ軸電流に加えて、ｑ軸電流もその要因となることが分かる。ここでも、磁石温度は一定である。従って、上述した先行技術のように、ｄ軸電流の値だけを考慮する減磁予測手法では、減磁が発生する電流条件及び減磁量を高精度に予測することは困難である。

−効果−
以上より、本実施形態によれば、永久磁石における磁気特性の劣化が、ｑ軸電流値によっても影響を受けることに着目し、ｄ軸電流値及びｑ軸電流値によって設定された領域における永久磁石の減磁抑制のための上限温度、すなわち減磁発生警戒温度Ｔdemagと実際の永久磁石温度との比較により、該永久磁石温度が減磁発生警戒温度Ｔdemagよりも高いか等しい場合には、永久磁石の減磁の発生を回避するように、印加電流値と冷却部の制御とを行うため、該永久磁石の減磁を抑制することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図８を参照しながら説明する。図８は、第２の実施形態に係る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を構成する制御コントローラを示す機能ブロックのブロック構成を表している。

図８に示すように、第２の実施形態に係る制御コントローラ１００は、出力トルク制御部１０６と、制御領域設定部１０８と、ｄ軸電流検出部１１０と、ｑ軸電流検出部１１２と、永久磁石温度推定部１２０と、温度比較部１２２と、劣化判定部１２４とを有している。

出力トルク制御部１０６は、同期モータ２００に印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより、同期モータ２００に対してその出力トルクを制御する。

制御領域設定部１０８には、電流センサが検出したｄ軸電流及びｑ軸電流をそれぞれｄ軸電流検出部１１０及びｑ軸電流検出部１１２を介して入力される。また、制御領域設定部１０８は、ｄ軸電流値及びｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域（図５に示す電流−減磁発生警戒温度マップ）に予め区画されたこれらの領域毎に、同期モータ２００に組み込まれた永久磁石の減磁を抑制するための上限温度である減磁発生警戒温度Ｔdemagを設定する。

永久磁石温度推定部１２０は、ｄ軸電流値及びｑ軸電流値と、図２に示す、予め作成された複数の電流−トルクマップとから作動中の同期モータ２００内の永久磁石温度Ｔ１を推定する。

温度比較部１２２は、永久磁石温度推定部１２０により推定された永久磁石温度Ｔ１と上限温度とを比較する。

劣化判定部１２４は、温度比較部１２２において永久磁石温度Ｔ１が上限温度よりも高いか等しい場合には、同期モータ２００に対する劣化の発生の可能性が高いと判定する。なお、図３で説明したように、上限温度である減磁発生警戒温度Ｔdemagは、減磁発生温度Ｔ０に対して温度マージン（ΔＴ）を設けているため、上限温度以上に達したからといって直ちに劣化に至るわけではない。

−効果−
このように、第２の実施形態によると、同期モータ２００から検出したｄ軸電流値及びｑ軸電流値に基づいて作成されたマップ（図５）に基づいて、上限温度Ｔdemagと作動中のモータの永久磁石温度Ｔ１とを比較するため、同期モータ２００の劣化の判定を高精度に行うことができる
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図９を参照しながら説明する。図９は、第３の実施形態に係る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置を構成する制御コントローラを示す機能ブロックのブロック構成を表している。

図９に示すように、第３の実施形態に係る制御コントローラ１００は、第２の実施形態に係る制御コントローラ１００に対して、車両の走行状態に応じて同期モータ２００の目標出力トルクを設定する目標出力トルク設定部１３０と、該目標出力トルク設定部１３０の設定値に応じて、同期モータ２００に印加すべき目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を設定する目標電流値設定部１３２と、温度比較部１２２において永久磁石温度Ｔ１が上限温度よりも高いか等しい場合には、同期モータ２００における永久磁石の減磁を予測する劣化予測部１２６と、該劣化予測部１２６により同期モータ２００が劣化することが予測されている場合に、目標電流値設定部１３２により設定された目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を、同期モータ２００が劣化しないように電流値を変更する目標電流値変更部１３４とをさらに有している。なお、一変形例として、目標電流値変更部１３４は、劣化予測部１２６からの信号によらず、温度比較部１２２からの温度の比較結果を表す信号値によって、同期モータ２００に印加する電流値を直接に変更する構成としてもよい。

また、劣化予測部１２６に加え、冷却制御部１２８を追加してもよい。該冷却制御部１２８は、温度比較部１２２において永久磁石温度Ｔ１が上限温度よりも高いか等しい場合には、冷却部２４０（図１）に対して同期モータ２００の冷却を強めるように制御してもよい。また、永久磁石温度Ｔ１が上限温度よりも低い場合には、冷却部２４０による同期モータ２００の冷却を維持するか又は弱めるように制御してもよい。

−効果−
このように、第３の実施形態によると、劣化予測部１２６により、同期モータ２００に組み込まれた永久磁石に劣化が予測された場合には、目標電流値変更部１３４を介して同期モータ２００に印加する電流値の低減を指令することができる。また、冷却制御部１２８を有する場合には、冷却部２４０（図１）に対して冷却効果を強める指令を出すことにより、永久磁石の減磁を速やかに抑制することができる。

なお、上記の実施形態において、上限温度して、減磁発生温度Ｔ０に温度マージンを付与した減磁発生警戒温度Ｔdemagを用いたが、減磁発生温度Ｔ０を上限温度としてもよい。この場合には、電流−減磁発生温度の関係を示すマップを作成して、永久磁石の減磁判定及び予測等を行う。

また、制御コントローラ１００の本体部は、汎用のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、汎用のメモリ装置及び入出力（Ｉ／Ｏ）装置等を組み合わせて構成することができる。

また、上記の実施形態においては、永久磁石型同期モータを搭載した車両として、図１に示す電気自動車両（ＥＶ）を示したが、これに限られず、車両に内燃機関（エンジン）を搭載したハイブリッド電気自動車両（ＨＥＶ）であってもよい。この場合、エンジンを発電機としてのみ用いるシリーズ式ハイブリッドでもよく、エンジンを車輪の駆動にも用いるパラレル式ハイブリッドであってもよい。

本発明に係る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置及び永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法は、永久磁石における不可逆減磁を高精度に予測することが必要な用途等に適用することができる。

１００ 制御コントローラ
１０６ 出力トルク制御部
１０８ 制御領域設定部（制御領域設定手段）
１１０ ｄ軸電流検出部
１１２ ｑ軸電流検出部
１２０ 永久磁石温度推定部（温度推定手段）
１２２ 温度比較部（比較手段）
１２４ 劣化判定部（判定手段）
１２６ 劣化予測部（劣化予測手段）
１２８ 冷却制御部（冷却制御手段）
１３０ 目標出力トルク設定部（目標出力トルク設定手段）
１３２ 目標電流値設定部（目標電流値設定手段）
１３４ 目標電流値変更部（目標電流値変更手段）
２００ 永久磁石型同期モータ（同期モータ）
２４０ 冷却部
３０１ アクセルセンサ

Claims (8)

1. 永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、並びに前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段を備え、前記永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置であって、
   前記制御コントローラは、
   前記ｄ軸電流値及び前記ｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された前記領域毎に前記永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、
   前記温度推定手段により推定された永久磁石温度と前記上限温度とを比較する比較手段と、
   前記比較手段において前記永久磁石温度が前記上限温度よりも高いか等しい場合には、前記同期モータを劣化と判定する判定手段と、を有する永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置。
2. 永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、並びに前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段を備え、前記永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置であって、
   前記制御コントローラは、
   車両の走行状態に応じて、前記同期モータの目標出力トルクを設定する目標出力トルク設定手段と、
   前記目標出力トルク設定手段の設定値に応じて、前記同期モータに印加すべき目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を設定する目標電流値設定手段と、
   前記目標ｄ軸電流値及び前記目標ｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された領域毎に前記永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、
   前記温度推定手段により推定された永久磁石温度と前記上限温度とを比較する比較手段と、
   前記比較手段において前記永久磁石温度が前記上限温度よりも高いか等しい場合には、前記同期モータの劣化を予測する劣化予測手段と、を有する永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置。
3. 請求項２に記載の永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置において、
   前記劣化予測手段により前記同期モータが劣化することが予測されているときには、前記目標電流値設定手段により設定された前記目標ｄ軸電流値及び前記目標ｑ軸電流値を、前記同期モータが劣化しないように電流値を変更する目標電流値変更手段をさらに備えたこと、を特徴とする永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置。
4. 永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段、並びに前記同期モータを冷却する冷却手段を備え、前記永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置であって、
   前記制御コントローラは、
   車両の走行状態に応じて、前記同期モータの目標出力トルクを設定する目標出力トルク設定手段と、
   前記目標出力トルク設定手段の設定値に応じて、前記同期モータに印加すべき目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を設定する目標電流値設定手段と、
   前記目標ｄ軸電流値及び前記目標ｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された領域毎に前記永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、
   前記温度推定手段により推定された永久磁石温度と前記上限温度とを比較する比較手段と、
   前記比較手段において前記永久磁石温度が前記上限温度よりも高いか等しい場合には、前記冷却手段による前記同期モータの冷却を強めるように制御する一方、前記永久磁石温度が前記上限温度よりも低い場合には、前記冷却手段による前記同期モータの冷却を維持するか又は弱めるように制御する冷却制御手段と、を有する永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置。
5. 永久磁石を設けた永久磁石型同期モータ、該同期モータに印加するｄ軸電流値及びｑ軸電流値を制御することにより該同期モータの出力トルク制御を行う制御コントローラ、並びに前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段を備え、前記永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置であって、
   前記制御コントローラは、
   車両の走行状態に応じて、前記同期モータの目標出力トルクを設定する目標出力トルク設定手段と、
   前記目標出力トルク設定手段の設定値に応じて、前記同期モータに印加すべき目標ｄ軸電流値及び目標ｑ軸電流値を設定する目標電流値設定手段と、
   前記目標ｄ軸電流値及び前記目標ｑ軸電流値をパラメータとする複数の領域に区画され、予め区画された領域毎に前記永久磁石の減磁を抑制するための上限温度を設定された制御領域設定手段と、
   前記温度推定手段により推定された永久磁石温度と前記上限温度とを比較する比較手段と、
   前記比較手段において前記永久磁石温度が前記上限温度よりも高いか等しい場合には、前記目標電流値設定手段により設定された前記目標ｄ軸電流値及び前記目標ｑ軸電流値を、前記同期モータが劣化しないように電流値を変更する目標電流値変更手段と、を有する永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置。
6. 永久磁石を設けた永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法であって、
   常温下におけるｄ軸電流値及びｑ軸電流値に対する前記同期モータの出力トルク値を実測する第１ステップと、
   前記永久磁石を所定温度にまで昇温する第２ステップと、
   前記所定温度においてそれぞれ所定のｄ軸電流値及びｑ軸電流値を前記同期モータに印加する第３ステップと、
   前記所定温度から常温に戻し、再度、常温下におけるｄ軸電流値及びｑ軸電流値に対する前記同期モータの出力トルク値を実測する第４ステップと、
   前記第１ステップにおいて実測された第１出力トルク値と前記第４ステップにおいて実測された第２出力トルク値との差が所定値以上である場合には、前記所定温度を前記所定のｄ軸電流値及びｑ軸電流値に対する上限温度に設定する第５ステップと、を備える永久磁石をロータに設けた永久磁石型同期の上限温度の設定方法。
7. 請求項６に記載の永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法であって、
   前記第２ステップにおける前記所定温度、前記第３ステップにおける前記所定のｄ軸電流値及びｑ軸電流値のうち少なくとも１つを変更しつつ、前記第１ステップから前記第５ステップまでを繰り返し行うことにより、前記上限温度に対するｄ軸電流値及びｑ軸電流値の制御範囲を示す制御マップを設定する第６ステップをさらに備える、永久磁石型同期モータの上限温度の設定方法。
8. 請求項７に記載の上限温度の設定方法を採る永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置であって、
   推定された永久磁石温度と前記制御マップから読み出した前記上限温度とを比較し、
   前記永久磁石温度が前記上限温度よりも高いか等しい場合には、前記同期モータの冷却の強化、前記同期モータへの指令電流値の変更、並びに前記同期モータの劣化の判定及び劣化の予測のうち少なくとも１つを実行する、永久磁石型同期モータを搭載した車両の制御装置。

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