JP6740114B2 - Motor system - Google Patents
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Description
本発明は、ロータに永久磁石を取り付けたモータを用いたモータシステムの制御に関する。 The present invention relates to control of a motor system using a motor in which a permanent magnet is attached to a rotor.
近年、ロータに永久磁石を組み込んだモータが電動車両の駆動用モータとして多く用いられている。ロータに組み込んだ永久磁石は、所定の温度以上の高温状態となると減磁が発生し、運転効率(回転効率、発電効率)が低下することが知られている。 In recent years, motors having permanent magnets incorporated in rotors have been widely used as drive motors for electric vehicles. It is known that the permanent magnet incorporated in the rotor is demagnetized when the temperature rises to a predetermined temperature or higher, and the operating efficiency (rotation efficiency, power generation efficiency) is reduced.
このため、ステータコイルの近傍に設けたサーミスタによって検出したステータ温度と、モータの冷却油の温度に基づいてロータの永久磁石温度を推定し、推定磁石温度が予め定めた閾値を超えた場合に、インバータのキャリア周波数を高くしてリプル電流を低減して永久磁石の温度上昇を抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the stator temperature detected by the thermistor provided near the stator coil and the permanent magnet temperature of the rotor are estimated based on the temperature of the cooling oil of the motor, and when the estimated magnet temperature exceeds a predetermined threshold value, A method has been proposed in which the carrier frequency of the inverter is increased to reduce the ripple current and suppress the temperature rise of the permanent magnet (for example, refer to Patent Document 1).
また、サーミスタによって検出したステータ温度と、モータの冷却油の温度に基づいて電動車両の駆動用モータの出力を制限し、ロータに組み込まれた永久磁石の減磁を抑制する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, a method has also been proposed in which the output of a drive motor of an electric vehicle is limited based on the stator temperature detected by a thermistor and the temperature of cooling oil of the motor to suppress demagnetization of a permanent magnet incorporated in a rotor. (For example, refer to Patent Document 2).
ところで、ロータに組み込まれた永久磁石の温度は、モータのトルク、回転数等の影響を受けるため、特許文献1に記載されたようなステータの温度と冷却油の温度から磁石温度を推定する方法では磁石温度の推定精度が低くなってしまう。このため、このような方法で推定した磁石温度に基づいてモータの出力を制限する場合、過剰にモータの出力を制限してしまう場合があった。 By the way, since the temperature of the permanent magnet incorporated in the rotor is affected by the torque and the number of revolutions of the motor, the method of estimating the magnet temperature from the temperature of the stator and the temperature of the cooling oil as described in Patent Document 1 is used. Then, the estimation accuracy of the magnet temperature becomes low. Therefore, when the output of the motor is limited based on the magnet temperature estimated by such a method, the output of the motor may be excessively limited.
そこで、本発明は、ロータに組み込まれた永久磁石の温度の推定精度を向上させ、過剰な出力制限を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve the estimation accuracy of the temperature of the permanent magnet incorporated in the rotor and suppress the excessive output limitation.
本発明のモータシステムは、永久磁石が取り付けられたロータとコイルが巻回されたステータとを有するモータと、前記コイルの温度を検出するコイル温度センサと、前記モータを冷却する冷却液の温度を検出する冷却液温度センサと、前記ロータの回転数を検出する回転数センサと、入力されたトルク指令値に基づいて前記モータの出力を調整するコントローラと、を備えるモータシステムであって、前記コントローラは、前記コイル温度センサで検出したコイル温度と、前記冷却液温度センサで検出した冷却液の温度と、前記回転数センサで検出した前記ロータの回転数と前記トルク指令値とによって定まる前記モータの目標動作点と、に基づいて前記永久磁石の推定温度を算出する磁石温度推定部と、前記磁石温度推定部が算出した前記永久磁石の前記推定温度に基づいて前記モータの出力を制限する出力制限部と、前記モータの最大トルク線と、最大出力線と、最大回転数線とで囲まれる運転領域を回転数とトルク指令値が共に大きい第2領域と、トルク指令値が前記第2領域と同様で回転数が前記第2領域よりも低い第1領域と、回転数が前記第2領域と同様でトルク指令値が前記第2領域より小さい第4領域と、回転数とトルク指令値が共に前記第2領域よりも小さい第3領域との4つの領域に区分し、区分した領域ごとに推定磁石温度の計算式又はマップを関連付けた選択チャートを格納した記憶部と、を備え、前記磁石温度推定部は、計算式選択部と、推定磁石温度計算部とを備え、前記計算式選択部は、前記モータの前記目標動作点と前記選択チャートに基づいて推定磁石温度の計算式又はマップを選択し、選択した計算式又はマップに基づいて前記永久磁石の前記推定温度を算出すること、を特徴とする。
The motor system of the present invention includes a motor having a rotor to which a permanent magnet is attached and a stator around which a coil is wound, a coil temperature sensor for detecting the temperature of the coil, and a temperature of a cooling liquid for cooling the motor. A motor system comprising: a coolant temperature sensor for detecting; a rotation speed sensor for detecting a rotation speed of the rotor; and a controller for adjusting an output of the motor based on an input torque command value, the controller comprising: Is the coil temperature detected by the coil temperature sensor, the temperature of the cooling liquid detected by the cooling liquid temperature sensor, the rotation speed of the rotor detected by the rotation speed sensor, and the torque command value of the motor. A magnet temperature estimation unit that calculates an estimated temperature of the permanent magnet based on a target operating point, and an output limit that limits the output of the motor based on the estimated temperature of the permanent magnet calculated by the magnet temperature estimation unit. Part, a maximum torque line of the motor, a maximum output line, and an operating region surrounded by a maximum rotational speed line, a second region in which both the rotational speed and the torque command value are large, and the torque command value is in the second region. Similarly, a first region in which the rotation speed is lower than the second region, a fourth region in which the rotation speed is similar to the second region and a torque command value is smaller than the second region, and both the rotation speed and the torque command value are And a storage unit that stores a selection chart that associates a calculation formula of an estimated magnet temperature or a map with each of the divided regions into four regions, a third region smaller than the second region, and the magnet temperature. The estimation unit includes a calculation formula selection unit and an estimated magnet temperature calculation unit, and the calculation formula selection unit selects a calculation formula or map of the estimated magnet temperature based on the target operating point of the motor and the selection chart. Then, the estimated temperature of the permanent magnet is calculated based on the selected calculation formula or map .
本発明は、ロータに組み込まれた永久磁石の温度の推定精度を向上させ、過剰な出力制限を抑制することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can improve the estimation accuracy of the temperature of the permanent magnet incorporated in the rotor and suppress excessive output limitation.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態のモータシステム100について説明する。以下の説明では、モータシステム100は電動車両200に搭載されていることとして説明するが、他の機器に搭載されていてもよい。 Hereinafter, a motor system 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the motor system 100 is described as being mounted on the electric vehicle 200, but may be mounted on another device.
最初にモータシステム100が搭載される電動車両200について説明する。図1に示すように、電動車両200は、車両駆動用のモータ10と、バッテリ30と、バッテリ30の直流電力を交流電力に変換してモータ10に供給するインバータ34と、モータ10によって車輪44を駆動する駆動機構40と、モータ10を冷却する冷却装置20と、モータ10の出力を調整するコントローラ50とを含んでいる。 First, an electric vehicle 200 in which the motor system 100 is mounted will be described. As shown in FIG. 1, an electric vehicle 200 includes a motor 10 for driving the vehicle, a battery 30, an inverter 34 that converts the DC power of the battery 30 into AC power and supplies the AC power to the motor 10, and wheels 44 by the motor 10. It includes a drive mechanism 40 for driving the motor 10, a cooling device 20 for cooling the motor 10, and a controller 50 for adjusting the output of the motor 10.
図1に示すように、モータ10は、ケーシング11と、ケーシング11の内部に取り付けられたステータ12と、ステータ12の内周に配置されたロータ14と、ロータ14に一体に固定された回転軸16とを有している。ステータ12にはコイル13が巻回されている。コイル13にはコイル温度Tcを検出するコイル温度センサ17が取り付けられている。ロータ14は電磁鋼板を積層した円柱状で外周近傍の内部に永久磁石15が組み込まれている。回転軸16の一端には、ロータ14の回転角θ及び回転数Rを検出する回転数センサであるレゾルバ18が取り付けられている。 As shown in FIG. 1, a motor 10 includes a casing 11, a stator 12 attached to the inside of the casing 11, a rotor 14 arranged on the inner periphery of the stator 12, and a rotating shaft integrally fixed to the rotor 14. 16 and. A coil 13 is wound around the stator 12. A coil temperature sensor 17 that detects the coil temperature Tc is attached to the coil 13. The rotor 14 has a cylindrical shape in which electromagnetic steel sheets are laminated, and a permanent magnet 15 is incorporated inside the outer periphery thereof. A resolver 18, which is a rotation speed sensor that detects the rotation angle θ and the rotation speed R of the rotor 14, is attached to one end of the rotation shaft 16.
バッテリ30は、充放電可能な二次電池であり、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等で構成されていてもよい。バッテリ30の正極と負極とはそれぞれ高圧電路31、グランド電路32を通してインバータ34に接続されている。高圧電路31とグランド電路32との間には、バッテリ30の電圧Vbを検出する電圧センサ33が取り付けられている。 The battery 30 is a chargeable/dischargeable secondary battery, and may be, for example, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, or the like. The positive electrode and the negative electrode of the battery 30 are connected to the inverter 34 through the high piezoelectric path 31 and the ground electric path 32, respectively. A voltage sensor 33 that detects the voltage Vb of the battery 30 is attached between the high-voltage path 31 and the ground electric path 32.
インバータ34は、内部に複数のFET等のスイッチング素子を含み、コントローラ50から入力されるPWM信号によってスイッチング素子をオン・オフ動作させ、高圧電路31とグランド電路32とから入力されたバッテリ30からの直流電力を交流電力に変換して交流電路35からモータ10に供給する。また、インバータ34は、コントローラ50から入力されるPWM信号によってスイッチング素子をオン・オフ動作させ、交流電路35から入力されるモータ10の交流の回生電力を直流電力に変換して高圧電路31とグランド電路32を通してバッテリ30に充電する。ここで、交流電路35は、U相電路35u、V相電路35v、W相電路35wの3本の電路で構成されている。V相電路35v、W相電路35wには、それぞれV相電流Ivを検出する電流センサ36とW相電流Iwを検出する電流センサ37とが取り付けられている。 The inverter 34 includes switching elements such as a plurality of FETs inside, and turns on/off the switching elements according to the PWM signal input from the controller 50, and outputs from the battery 30 input from the high piezoelectric path 31 and the ground electric path 32. DC power is converted into AC power and supplied to the motor 10 from the AC circuit 35. Further, the inverter 34 turns on and off the switching element by the PWM signal input from the controller 50, converts the AC regenerative power of the motor 10 input from the AC power line 35 into DC power, and converts the AC power to the high-voltage path 31 and the ground. The battery 30 is charged through the electric path 32. Here, the alternating-current electric path 35 is composed of three electric paths: a U-phase electric path 35u, a V-phase electric path 35v, and a W-phase electric path 35w. A current sensor 36 for detecting the V-phase current Iv and a current sensor 37 for detecting the W-phase current Iw are attached to the V-phase electric path 35v and the W-phase electric path 35w, respectively.
モータ10を冷却する冷却装置20は、モータ10の下部に設けられて冷却油等の冷却液21を貯留するオイルパン22と、オイルパン22に貯留された冷却液21を加圧するオイルポンプ23と、加圧された冷却液21をモータ10のケーシング11の中に循環させる冷却液循環管24と、オイルパン22に貯留された冷却液21の温度Toを検出する冷却液温度センサ25とを含んでいる。図1に示すように、冷却液循環管24を通ってモータ10のケーシング11の上部から内部に流入した冷却液21は、ステータ12のコイル13を冷却してケーシング11の下部からオイルパン22に戻る。また、ケーシング11の下部には冷却液21が溜まっており、ステータ12の下部及びロータ14の下部はケーシング11の中に溜まった冷却液21の中に没している。 A cooling device 20 that cools the motor 10 includes an oil pan 22 that is provided below the motor 10 to store a cooling liquid 21 such as cooling oil, and an oil pump 23 that pressurizes the cooling liquid 21 stored in the oil pan 22. A cooling liquid circulation pipe 24 for circulating the pressurized cooling liquid 21 in the casing 11 of the motor 10 and a cooling liquid temperature sensor 25 for detecting the temperature To of the cooling liquid 21 stored in the oil pan 22. I'm out. As shown in FIG. 1, the cooling liquid 21 that has flowed into the inside of the casing 11 of the motor 10 through the cooling liquid circulation pipe 24 cools the coil 13 of the stator 12 and flows from the bottom of the casing 11 to the oil pan 22. Return. The cooling liquid 21 is stored in the lower portion of the casing 11, and the lower portion of the stator 12 and the lower portion of the rotor 14 are submerged in the cooling liquid 21 stored in the casing 11.
駆動機構40は、モータ10の回転軸16に接続されてモータ10の駆動力が伝達される駆動軸41と、駆動軸41の回転を車軸43の回転に伝達するディファレンシャルギヤ42と、車軸43に取り付けられた車輪44を含んでいる。 The drive mechanism 40 is connected to the rotary shaft 16 of the motor 10 to transmit the drive force of the motor 10, a differential gear 42 that transmits the rotation of the drive shaft 41 to the rotation of the axle 43, and the axle 43. Includes mounted wheels 44.
ここで、モータ10と、コイル温度センサ17と、冷却液温度センサ25と、回転数センサであるレゾルバ18と、コントローラ50とはモータシステム100を構成する。 Here, the motor 10, the coil temperature sensor 17, the coolant temperature sensor 25, the resolver 18 which is a rotation speed sensor, and the controller 50 constitute a motor system 100.
コントローラ50は、図1に示すように、機器やセンサが接続させる機器・センサインターフェース53と、制御データや動作プログラム等を格納する記憶部52と、演算処理を行うCPU51とを備えるコンピュータである。CPU51と、記憶部52と機器・センサインターフェース53とはデータバス60で接続されている。機器・センサインターフェース53には、レゾルバ18、電圧センサ33、電流センサ36、37、コイル温度センサ17、冷却液温度センサ25が接続されている。レゾルバ18及び各センサ33、36、37、17、25が検出した、ロータ14の回転角θ及び回転数R、バッテリ30の電圧Vb、V相電流Iv、W相電流Iw、コイル温度Tc、冷却液21の温度Toは、機器・センサインターフェース53を通してコントローラ50に入力される。また、機器・センサインターフェース53はインバータ34に接続されている。コントローラ50は、機器・センサインターフェース53を通してCPU51が演算したPWM信号をインバータ34に出力する。また、コントローラ50には、図示しない他の制御装置によって算出されたモータ10のトルク指令値Tr*が入力される。 As shown in FIG. 1, the controller 50 is a computer that includes a device/sensor interface 53 connected to devices and sensors, a storage unit 52 that stores control data and operation programs, and a CPU 51 that performs arithmetic processing. The CPU 51, the storage unit 52, and the device/sensor interface 53 are connected by a data bus 60. The device/sensor interface 53 is connected to the resolver 18, the voltage sensor 33, the current sensors 36 and 37, the coil temperature sensor 17, and the coolant temperature sensor 25. The rotation angle θ and the rotational speed R of the rotor 14, the voltage Vb of the battery 30, the V-phase current Iv, the W-phase current Iw, the coil temperature Tc, and the cooling detected by the resolver 18 and the sensors 33, 36, 37, 17, and 25. The temperature To of the liquid 21 is input to the controller 50 through the device/sensor interface 53. The device/sensor interface 53 is connected to the inverter 34. The controller 50 outputs the PWM signal calculated by the CPU 51 to the inverter 34 through the device/sensor interface 53. Further, the torque command value Tr * of the motor 10 calculated by another control device (not shown ) is input to the controller 50.
記憶部52には、モータ10の制御を実行するための制御データ、プログラム及び、図5に示す選択チャート、図6に示すマップ、図7に示す許容トルクマップが格納されている。 The storage unit 52 stores control data for executing control of the motor 10, a program, a selection chart shown in FIG. 5, a map shown in FIG. 6, and an allowable torque map shown in FIG. 7.
次に、図2を参照しながらコントローラ50の機能ブロックについて説明する。図2に示すように、コントローラ50は、磁石温度推定部54と出力制限部57とを含んでいる。また、図2に示すように、磁石温度推定部54は、計算式選択部55と推定磁石温度算出部56とで構成されている。また、出力制限部57は、トルク指令値再設定部58とPWM制御部59とで構成されている。 Next, the functional blocks of the controller 50 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the controller 50 includes a magnet temperature estimating unit 54 and an output limiting unit 57. Further, as shown in FIG. 2, the magnet temperature estimation unit 54 includes a calculation formula selection unit 55 and an estimated magnet temperature calculation unit 56. The output limiting unit 57 is composed of a torque command value resetting unit 58 and a PWM control unit 59.
計算式選択部55には、モータ10の回転数Rと、図示しない他の制御装置から入力されたモータ10のトルク指令値Tr*とが入力される。計算式選択部55は、入力された回転数Rとトルク指令値Tr*とによって定まるモータ10の目標動作点と、図5に示す選択チャート、図6に示すマップを用いて推定磁石温度算出部56が永久磁石15の推定磁石温度Tmの算出を行う際に使用する計算式あるいはマップを選択する。 The rotational speed R of the motor 10 and the torque command value Tr * of the motor 10 input from another control device (not shown) are input to the calculation formula selection unit 55. The calculation formula selection unit 55 uses the target operating point of the motor 10 determined by the input rotation speed R and the torque command value Tr * , the selection chart shown in FIG. 5, and the estimated magnet temperature calculation unit using the map shown in FIG. 56 selects a calculation formula or map used when calculating the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15.
推定磁石温度算出部56には、計算式選択部55によって選択された計算式あるいはマップと、コイル温度センサ17が検出したコイル温度Tcと、冷却液温度センサ25が検出した冷却液21の温度Toとが入力される。推定磁石温度算出部56は、入力された計算式またはマップとコイル温度Tcと冷却液21の温度Toとを用いて推定磁石温度Tmの算出を行い、算出した推定磁石温度Tmを出力する。 The estimated magnet temperature calculation unit 56 includes a calculation formula or map selected by the calculation formula selection unit 55, a coil temperature Tc detected by the coil temperature sensor 17, and a temperature To of the cooling liquid 21 detected by the cooling liquid temperature sensor 25. And are entered. The estimated magnet temperature calculation unit 56 calculates the estimated magnet temperature Tm using the input calculation formula or map, the coil temperature Tc, and the temperature To of the cooling liquid 21, and outputs the calculated estimated magnet temperature Tm.
以上のように、計算式選択部55と推定磁石温度算出部56とで構成される磁石温度推定部54は、コイル温度センサ17で検出したコイル温度Tcと、冷却液温度センサ25で検出した冷却液21の温度Toと、レゾルバ18で検出したロータ14の回転数Rとトルク指令値Tr*とによって定まるモータ10の目標動作点と、に基づいて永久磁石15の推定磁石温度Tmを算出する。 As described above, the magnet temperature estimation unit 54 including the calculation formula selection unit 55 and the estimated magnet temperature calculation unit 56 causes the coil temperature Tc detected by the coil temperature sensor 17 and the cooling detected by the coolant temperature sensor 25. The estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 is calculated based on the temperature To of the liquid 21 and the target operating point of the motor 10 which is determined by the rotational speed R of the rotor 14 detected by the resolver 18 and the torque command value Tr * .
トルク指令値再設定部58には、推定磁石温度算出部56が出力した推定磁石温度Tmと、レゾルバ18によって検出されたロータ14の回転数Rと、他の制御装置から入力されたトルク指令値Tr*とが入力される。トルク指令値再設定部58は、入力された回転数Rと推定磁石温度Tmに基づいて、図7に示す許容トルクマップを参照してモータ10の許容トルクTraの算出を行い、算出した許容トルクTraとトルク指令値Tr*とを比較してトルク指令値Tr*が許容トルクTraを超える場合には許容トルクTraをトルク指令値Tr2*として再設定して出力する。また、トルク指令値Tr*が許容トルクTra以下の場合にはトルク指令値Tr*をトルク指令値Tr2*として再設定して出力する。このように、トルク指令値再設定部58は、推定磁石温度Tmに基づいてトルク指令値Tr2*を許容トルクTra以下に制限する。 In the torque command value resetting unit 58, the estimated magnet temperature Tm output by the estimated magnet temperature calculation unit 56, the rotation speed R of the rotor 14 detected by the resolver 18, and the torque command value input from another control device are input. Tr * and are input. The torque command value resetting unit 58 calculates the allowable torque Tra of the motor 10 based on the input rotational speed R and the estimated magnet temperature Tm with reference to the allowable torque map shown in FIG. 7, and calculates the calculated allowable torque. is reset and outputs the allowable torque Tra as a torque command value Tr2 * when comparing the Tra and the torque command value Tr * and the torque command value Tr * exceeds the permissible torque Tra. Further, when the torque command value Tr * of lower than the allowable torque Tra and outputs the re-sets the torque command value Tr * as the torque command value Tr2 *. In this way, the torque command value resetting unit 58 limits the torque command value Tr2 * to the allowable torque Tra or less based on the estimated magnet temperature Tm.
PWM制御部59には、トルク指令値再設定部58が再設定したトルク指令値Tr2*と、電圧センサ33で検出したバッテリ30の電圧Vbと、電流センサ36、37で検出したV相電流IvとW相電流Iwと、レゾルバ18で検出したロータ14の回転角θとが入力される。PWM制御部59は、入力されたトルク指令値Tr2*と電圧VbとV相電流IvとW相電流Iwと回転角θとに基づいて、インバータ34のスイッチング素子をオン・オフ駆動するPWM信号を出力する。このように、PWM制御部59は、制限されたトルク指令値Tr2*に基づいてモータ10の出力を調整する。 In the PWM control unit 59, the torque command value Tr2 * reset by the torque command value resetting unit 58, the voltage Vb of the battery 30 detected by the voltage sensor 33, and the V-phase current Iv detected by the current sensors 36, 37. The W-phase current Iw and the rotation angle θ of the rotor 14 detected by the resolver 18 are input. The PWM control unit 59 outputs a PWM signal for turning on/off the switching element of the inverter 34 based on the input torque command value Tr2 * , voltage Vb, V-phase current Iv, W-phase current Iw, and rotation angle θ. Output. In this way, the PWM control unit 59 adjusts the output of the motor 10 based on the limited torque command value Tr2 * .
以上のように、トルク指令値再設定部58とPWM制御部59とで構成される出力制限部57は、磁石温度推定部54が算出した永久磁石15の推定磁石温度Tmに基づいてトルク指令値Tr2*を許容トルクTra以下に制限することによりモータ10の出力を制限するものである。 As described above, the output limiting unit 57 including the torque command value resetting unit 58 and the PWM control unit 59 uses the torque command value based on the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 calculated by the magnet temperature estimating unit 54. The output of the motor 10 is limited by limiting Tr2 * to the allowable torque Tra or less.
以上説明した図2に示すコントローラ50の機能ブロックは、コントローラ50に含まれるCPU51および記憶部52と、記憶部52から読み出されてCPU51で実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアで実現される。 The functional block of the controller 50 illustrated in FIG. 2 described above is realized by software including a CPU 51 and a storage unit 52 included in the controller 50, and a program read from the storage unit 52 and executed by the CPU 51. ..
次に、図3から図6を参照しながら記憶部52に格納されている選択チャート(図5)及びマップ(図6)について説明する。図5に示す選択チャートは、推定磁石温度算出部56が永久磁石15の推定磁石温度Tmの算出を行う際に使用する計算式あるいはマップを選択する際に参照するチャートである。 Next, the selection chart (FIG. 5) and the map (FIG. 6) stored in the storage unit 52 will be described with reference to FIGS. 3 to 6. The selection chart shown in FIG. 5 is a chart to be referred to when the estimated magnet temperature calculation unit 56 selects a calculation formula or a map used when calculating the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15.
最初に図3を参照しながら、永久磁石15の推定磁石温度Tmの基本的な算出式について説明する。なお、図3から図6に示すように、永久磁石15の実温度Tma、推定磁石温度Tm、冷却液21の温度To、コイル温度Tcの単位は(℃)、鉄損Lfの単位は(W/kg)、ロータ14の回転数Rの単位は(rpm)、モータ10の出力トルクTr、トルク指令値Tr*の単位は(N*m)である。 First, a basic calculation formula of the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3 to FIG. 6, the unit of the actual temperature Tma of the permanent magnet 15, the estimated magnet temperature Tm, the temperature To of the cooling liquid 21, the coil temperature Tc is (° C.), and the unit of the iron loss Lf is (W /Kg), the unit of the rotational speed R of the rotor 14 is (rpm), the unit of the output torque Tr of the motor 10 and the torque command value Tr * is (N*m).
図3(a)は、モータ10の冷却液温度センサ25で検出した冷却液21の温度Toとロータ14に組み込まれた永久磁石15の実温度Tmaとの相関を示すグラフである。先に説明したように、モータ10のケーシング11の下部には冷却液21が溜まっており、ロータ14の下部は冷却液21の中に没している。このため、図3(a)の実線71に示すように、ロータ14に組み込まれた永久磁石15の実温度Tmaは冷却液21の温度Toに略比例し、冷却液21の温度Toが高くなるに従って上昇する。 FIG. 3A is a graph showing the correlation between the temperature To of the coolant 21 detected by the coolant temperature sensor 25 of the motor 10 and the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 incorporated in the rotor 14. As described above, the cooling liquid 21 is stored in the lower portion of the casing 11 of the motor 10, and the lower portion of the rotor 14 is submerged in the cooling liquid 21. Therefore, as indicated by the solid line 71 in FIG. 3A, the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 incorporated in the rotor 14 is substantially proportional to the temperature To of the cooling liquid 21, and the temperature To of the cooling liquid 21 increases. Rise according to.
図3(b)は、コイル温度センサ17で検出したコイル温度Tcとロータ14に組み込まれた永久磁石15の実温度Tmaとの相関を示すグラフである。コイル13の温度Tcと永久磁石15の実温度Tmaとは、共にモータ10の出力が大きくなると高くなる特性を有している。このため、図3(b)の実線72に示すように、永久磁石15の実温度Tmaはコイル温度Tcの上昇に比例して上昇する。 FIG. 3B is a graph showing the correlation between the coil temperature Tc detected by the coil temperature sensor 17 and the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 incorporated in the rotor 14. Both the temperature Tc of the coil 13 and the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 have characteristics that they become higher as the output of the motor 10 becomes larger. Therefore, as indicated by the solid line 72 in FIG. 3B, the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 increases in proportion to the increase in the coil temperature Tc.
以上のような永久磁石15の実温度Tmaと冷却液21の温度To、コイル温度Tcとの相関関係から、冷却液21の温度Toとコイル温度Tcに基づいて永久磁石15の推定磁石温度Tmを推定する以下のような計算式が導かれる。
推定磁石温度Tm(℃) = A×To+B×Tc+C
ここで、A、B、Cは定数である。
From the correlation between the actual temperature Tma of the permanent magnet 15, the temperature To of the cooling liquid 21 and the coil temperature Tc as described above, the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 is calculated based on the temperature To of the cooling liquid 21 and the coil temperature Tc. The following calculation formula to be estimated is derived.
Estimated magnet temperature Tm (°C) = A x To + B x Tc + C
Here, A, B, and C are constants.
次に、図4を参照しながら、ロータ14の鉄損Lfとロータ14の回転数Rの相関、ロータ14の鉄損Lfとモータ10の出力トルクTrとの相関について説明する。図4(a)の実線73に示すように、ロータ14の鉄損Lfは、ロータ14の回転数Rに略比例して大きくなる。また、図4(b)の実線74に示すように、ロータ14の鉄損Lfはモータ10の出力トルクTrが大きくなると増大し、モータの出力トルクTrが大きくなるにつれて鉄損Lfの増加割合は小さくなってくる。 Next, the correlation between the iron loss Lf of the rotor 14 and the rotational speed R of the rotor 14 and the correlation between the iron loss Lf of the rotor 14 and the output torque Tr of the motor 10 will be described with reference to FIG. As shown by the solid line 73 in FIG. 4A, the iron loss Lf of the rotor 14 increases substantially in proportion to the rotation speed R of the rotor 14. Further, as shown by the solid line 74 in FIG. 4B, the iron loss Lf of the rotor 14 increases as the output torque Tr of the motor 10 increases, and the increase rate of the iron loss Lf increases as the output torque Tr of the motor increases. Getting smaller.
ロータ14の鉄損Lfと永久磁石15の実温度Tmaとは略比例関係にある。従って、モータ10の回転数R、出力トルクTrがともに大きいほどロータ14の永久磁石15の実温度Tmaは高くなり、モータ10の回転数R、出力トルクTrがともに小さいほど永久磁石15の実温度Tmaは低くなる。また、図4(a)、図4(b)に示すように、回転数Rの方が鉄損Lfへの影響が大きいので、ロータ14の回転数Rが大きい場合の方がモータの出力トルクTrが大きい場合よりも永久磁石15の温度が高くなる傾向がある。 The iron loss Lf of the rotor 14 and the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 are in a substantially proportional relationship. Therefore, the larger the rotational speed R and the output torque Tr of the motor 10, the higher the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 of the rotor 14, and the smaller the rotational speed R and the output torque Tr of the motor 10, the actual temperature of the permanent magnet 15. Tma will be lower. Further, as shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the rotational speed R has a larger influence on the iron loss Lf, so that the motor output torque is larger when the rotational speed R of the rotor 14 is larger. The temperature of the permanent magnet 15 tends to be higher than that when Tr is large.
そこで、本実施形態のモータシステム100では、図5に示すように、最大トルク線75と、最大等出力線76と、最大回転数線77とで囲まれるモータ10の運転領域を領域1から領域4の4つの領域に区分し、各領域にそれぞれ推定磁石温度Tmの算出に用いる計算式あるいはマップを関連づけた選択チャートを記憶部52に格納している。 Therefore, in the motor system 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the operating region of the motor 10 surrounded by the maximum torque line 75, the maximum equal output line 76, and the maximum rotation speed line 77 is from region 1 to region 1. The storage unit 52 stores a selection chart in which the area is divided into four areas 4 and a calculation formula or map used for calculating the estimated magnet temperature Tm is associated with each area.
図5に示す選択チャート中の領域2は、回転数区分線78とトルク指令値区分線79と最大トルク線75と最大等出力線76とで囲まれ、ロータ14の回転数Rがαよりも大きく、且つ、トルク指令値Tr*がβよりも大きい領域である。領域2は、他の領域よりも永久磁石15の実温度Tmaが高くなると推定される領域である。 Region 2 in the selection chart shown in FIG. 5 is surrounded by a rotation speed division line 78, a torque command value division line 79, a maximum torque line 75, and a maximum equal output line 76, and the rotation speed R of the rotor 14 is greater than α. This is a region where the torque command value Tr * is large and is larger than β. Region 2 is a region where the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 is estimated to be higher than other regions.
図5に示す選択チャート中の領域3は、回転数区分線78とトルク指令値区分線79とで囲まれ、ロータ14の回転数Rがαよりも小さく、且つ、トルク指令値Tr*がβよりも小さい領域である。領域3は、他の領域よりも永久磁石15の実温度Tmaが低くなると推定される領域である。 Region 3 in the selection chart shown in FIG. 5 is surrounded by a rotation speed division line 78 and a torque command value division line 79, the rotation speed R of the rotor 14 is smaller than α, and the torque command value Tr * is β. Is a smaller area. The region 3 is a region where the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 is estimated to be lower than the other regions.
図5に示す選択チャート中の領域1は、最大トルク線75と回転数区分線78とトルク指令値区分線79とで囲まれ、ロータ14の回転数Rがαよりも小さく、且つ、トルク指令値Tr*がβよりも大きい領域である。また、図5に示す選択チャート中の領域4は、最大回転数線77と回転数区分線78とトルク指令値区分線79とで囲まれ、ロータ14の回転数Rがαよりも大きく、且つ、トルク指令値Tr*がβよりも小さい領域である。領域1と領域4は、永久磁石15の実温度Tmaが領域2と領域3との中間となると推定される領域である。図4(a)、図4(b)に示すように、ロータ14の回転数Rの方がトルク指令値Tr*よりも鉄損Lfへの影響が大きく、永久磁石15の実温度Tmaへの影響が大きい。このため、図5に示す選択チャート中の領域4の永久磁石15の実温度Tmaと領域1の永久磁石15の実温度Tmaとでは、領域4の永久磁石15の実温度Tmaの方が領域1の永久磁石15の実温度Tmaよりも高くなると推定される。 Region 1 in the selection chart shown in FIG. 5 is surrounded by the maximum torque line 75, the rotation speed division line 78, and the torque command value division line 79, the rotation speed R of the rotor 14 is smaller than α, and the torque command This is a region where the value Tr * is larger than β. Region 4 in the selection chart shown in FIG. 5 is surrounded by the maximum rotation speed line 77, the rotation speed division line 78, and the torque command value division line 79, and the rotation speed R of the rotor 14 is larger than α, and , Where the torque command value Tr * is smaller than β. Regions 1 and 4 are regions where the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 is estimated to be intermediate between the regions 2 and 3. As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the rotational speed R of the rotor 14 has a greater effect on the iron loss Lf than the torque command value Tr * , so that the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 is increased. A large impact. Therefore, between the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 in the area 4 and the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 in the area 1 in the selection chart shown in FIG. 5, the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 in the area 4 is the area 1 It is estimated that the temperature becomes higher than the actual temperature Tma of the permanent magnet 15 of.
本実施形態のモータシステム100では、図5に示す選択チャート中の領域1から領域4において冷却液21の温度Toとコイル温度Tcから永久磁石15の推定磁石温度Tmを計算する計算式を以下及び図5に示す(式1)から(式4)のように規定している。
領域1:推定磁石温度Tm = A1×To+B1×Tc+C1 ・・・ (式1)
領域2:推定磁石温度Tm = A2×To+B2×Tc+C2 ・・・ (式2)
領域3:推定磁石温度Tm = A3×To+B3×Tc+C3 ・・・ (式3)
領域4:推定磁石温度Tm = A4×To+B4×Tc+C4 ・・・ (式4)
(式1)から(式4)において、A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4は定数である。
In the motor system 100 of the present embodiment, the following formula is used to calculate the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 from the temperature To of the coolant 21 and the coil temperature Tc in the regions 1 to 4 in the selection chart shown in FIG. It is defined as (Expression 1) to (Expression 4) shown in FIG.
Area 1: Estimated magnet temperature Tm=A1×To+B1×Tc+C1 (Equation 1)
Region 2: Estimated magnet temperature Tm=A2×To+B2×Tc+C2 (Equation 2)
Region 3: Estimated magnet temperature Tm=A3×To+B3×Tc+C3 (Equation 3)
Region 4: Estimated magnet temperature Tm=A4×To+B4×Tc+C4 (Equation 4)
In (Equation 1) to (Equation 4), A1 to A4, B1 to B4, and C1 to C4 are constants.
そして、(式1)から(式4)で計算した図5に示す選択チャート中の領域1から領域4の各推定磁石温度Tmが、領域2の推定磁石温度Tm>領域4の推定磁石温度Tm>領域1の推定磁石温度Tm>領域3の推定磁石温度Tmとなるように、定数A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4は、例えば、以下のように設定されている。
A2>A4>A1>A3
B2>B4>B1>B3
C2>C4>C1>C3
なお、図5に示す選択チャート中の領域1から領域4の各推定磁石温度Tmが、領域2の推定磁石温度Tm>領域4の推定磁石温度Tm>領域1の推定磁石温度Tm>領域3の推定磁石温度Tmとなれば、定数A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4は、上記に限らず、例えば、以下のように設定してもよい。
A2>A1>A4>A3
B2>B1>B4>B3
C2>C1>C4>C3
Then, the estimated magnet temperatures Tm of the areas 1 to 4 in the selection chart shown in FIG. 5 calculated by the equations 1 to 4 are such that the estimated magnet temperature Tm of the area 2>the estimated magnet temperature Tm of the area 4 The constants A1 to A4, B1 to B4, and C1 to C4 are set as follows, for example, such that >estimated magnet temperature Tm in area 1>estimated magnet temperature Tm in area 3 is satisfied.
A2>A4>A1>A3
B2>B4>B1>B3
C2>C4>C1>C3
Each estimated magnet temperature Tm of the regions 1 to 4 in the selection chart shown in FIG. 5 is such that the estimated magnet temperature Tm of the region 2>the estimated magnet temperature Tm of the region 4>the estimated magnet temperature Tm of the region 1>the region 3 If the estimated magnet temperature Tm is reached, the constants A1 to A4, B1 to B4, and C1 to C4 are not limited to the above, and may be set as follows, for example.
A2>A1>A4>A3
B2>B1>B4>B3
C2>C1>C4>C3
また、本実施形態のモータシステム100では、図5に示す選択チャート中の領域1から領域4における永久磁石15の推定磁石温度Tmを計算する場合に使用するマップ1かにマップ4を記憶部52に格納している。図6を参照しながら、このうちの領域2における永久磁石15の推定磁石温度Tmを計算するマップ2と、領域3における永久磁石15の推定磁石温度Tmを計算するマップ3について説明する。 Further, in the motor system 100 according to the present embodiment, the map 4 is stored in the map 1 used in calculating the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnets 15 in the areas 1 to 4 in the selection chart shown in FIG. Stored in. A map 2 for calculating the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 in the area 2 and a map 3 for calculating the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 in the area 3 will be described with reference to FIG. 6.
図6(a)に示すように、マップ2は、先に説明した(式2)のコイル温度Tcに複数の所定値を順次代入し、コイル温度Tcが所定値の場合の冷却液21の温度Toに対する推定磁石温度Tmとの関係を複数の実線81から83の組みとしてマップとしたものである。図6(a)の実線81から83に示すように、冷却液21の温度To、コイル温度Tcが高くなるにつれて推定磁石温度Tmは高くなっていく。 As shown in FIG. 6A, in the map 2, the temperature of the cooling liquid 21 when the coil temperature Tc is a predetermined value is obtained by sequentially substituting a plurality of predetermined values into the coil temperature Tc of (Equation 2) described above. The relationship between the estimated magnet temperature Tm and To is set as a map of a set of a plurality of solid lines 81 to 83. As shown by solid lines 81 to 83 in FIG. 6A, the estimated magnet temperature Tm increases as the temperature To of the cooling liquid 21 and the coil temperature Tc increase.
図6(b)に示すマップ3も図6(a)に示すマップ2と同様、先に説明した(式3)のコイル温度Tcに複数の所定値を順次代入し、コイル温度Tcが所定値の場合の冷却液21の温度Toに対する推定磁石温度Tmとの関係を複数の一点鎖線84から86の組みとしてマップとしたものである。 Similar to the map 2 shown in FIG. 6A, the map 3 shown in FIG. 6B also sequentially substitutes a plurality of predetermined values into the coil temperature Tc of (Equation 3) described above, and the coil temperature Tc becomes the predetermined value. In the case of, the relationship between the temperature To of the cooling liquid 21 and the estimated magnet temperature Tm is mapped as a set of a plurality of alternate long and short dash lines 84 to 86.
先に説明したように、定数A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4は、領域2の推定磁石温度Tm>領域4の推定磁石温度Tm>領域1の推定磁石温度Tm>領域3の推定磁石温度Tmとなるように、例えば、A2>A4>A1>A3、B2>B4>B1>B3、C2>C4>C1>C3のように設定されている。このため、冷却液21の温度Toが同一のTo1で、コイル温度Tcが同一のTc1の場合、マップ2では推定磁石温度TmはTm2となるのに対し、マップ3では、推定磁石温度TmはTm2よりも低いTm3となる。領域1に対応するマップ1、領域4に対応するマップ4もマップ2、マップ3と同様の構成である。そして、冷却液21の温度To、コイル温度Tcが同一の場合、マップ1、マップ4を用いて推定した推定磁石温度Tmは、マップ2を用いて推定した推定磁石温度Tmとマップ3を用いて推定した推定磁石温度Tmの中間の値となり、マップ4を用いて推定した推定磁石温度Tmは、マップ1を用いて推定した推定磁石温度Tmよりも高くなる。 As described above, the constants A1 to A4, B1 to B4, and C1 to C4 are calculated as follows: the estimated magnet temperature Tm in the region 2>the estimated magnet temperature Tm in the region 4>the estimated magnet temperature Tm in the region 1>the estimated magnet in the region 3 For example, A2>A4>A1>A3, B2>B4>B1>B3, C2>C4>C1>C3 are set so as to reach the temperature Tm. Therefore, when the temperature To of the coolant 21 is the same To1 and the coil temperature Tc is the same Tc1, the estimated magnet temperature Tm is Tm2 in Map 2, whereas the estimated magnet temperature Tm is Tm2 in Map 3. It is lower than Tm3. Map 1 corresponding to area 1 and map 4 corresponding to area 4 have the same configurations as map 2 and map 3. Then, when the temperature To of the cooling liquid 21 and the coil temperature Tc are the same, the estimated magnet temperature Tm estimated using the map 1 and the map 4 is calculated using the estimated magnet temperature Tm estimated using the map 2 and the map 3. The value is an intermediate value of the estimated estimated magnet temperature Tm, and the estimated magnet temperature Tm estimated using the map 4 is higher than the estimated magnet temperature Tm estimated using the map 1.
次に、図7に示す推定磁石温度Tmに対する許容トルクTraを示す許容トルクマップについて説明する。図7に示す許容トルクマップは、記憶部52に格納されている。図7の実線91は、推定磁石温度Tmが低く、ロータ14の回転数Rに対するトルク制限がない場合の回転数Rに対する許容トルクTraの変化を示している。推定磁石温度Tmが高くなって来ると、実線92、93に示すように、最大トルクTr0を出力できる回転数Rが下がってくる。これにより、高回転領域において、トルクが制限され、モータ10の出力が制限される。そして、更に推定磁石温度Tmが高くなってくると、実線94から96に示すように、出力可能な最大トルクがTr0からTr1、Tr2、Tr3と低減される。これにより、ロータ14の回転数Rの全域においてモータ10のトルク、出力が制限される。 Next, an allowable torque map showing the allowable torque Tra with respect to the estimated magnet temperature Tm shown in FIG. 7 will be described. The allowable torque map shown in FIG. 7 is stored in the storage unit 52. A solid line 91 in FIG. 7 shows a change in the allowable torque Tra with respect to the rotation speed R when the estimated magnet temperature Tm is low and there is no torque limitation with respect to the rotation speed R of the rotor 14. As the estimated magnet temperature Tm becomes higher, the rotation speed R at which the maximum torque Tr0 can be output decreases as shown by the solid lines 92 and 93. As a result, the torque is limited and the output of the motor 10 is limited in the high rotation range. When the estimated magnet temperature Tm further rises, the maximum torque that can be output is reduced from Tr0 to Tr1, Tr2, Tr3, as shown by the solid lines 94 to 96. As a result, the torque and output of the motor 10 are limited over the entire rotation speed R of the rotor 14.
次に、図8を参照しながらコントローラ50の動作について説明する。コントローラ50は、図8に示すステップS101からS113を予め決められた周期Δt(例えば、0.1秒)毎に繰り返して実行する。図8に示すステップS101からS103は計算式選択部55によって実行され、図8に示すステップS104、S105は推定磁石温度算出部56で実行される。また、図8に示すステップS106からS108、S111はトルク指令値再設定部58で実行され、図8に示すステップS109、S110、S112、S113はPWM制御部59で実行される。また、図示しない他の制御装置は、例えば、電動車両200の車速、シフトレバーの位置、アクセル開度あるいはブレーキ開度等に基づいてモータ10のトルク指令値Tr*を算出して出力している。 Next, the operation of the controller 50 will be described with reference to FIG. The controller 50 repeatedly executes steps S101 to S113 shown in FIG. 8 for each predetermined cycle Δt (for example, 0.1 seconds). Steps S101 to S103 shown in FIG. 8 are executed by the calculation formula selection unit 55, and steps S104 and S105 shown in FIG. 8 are executed by the estimated magnet temperature calculation unit 56. Further, steps S106 to S108 and S111 shown in FIG. 8 are executed by the torque command value resetting unit 58, and steps S109, S110, S112 and S113 shown in FIG. 8 are executed by the PWM control unit 59. Further, another control device (not shown) calculates and outputs the torque command value Tr * of the motor 10 based on, for example, the vehicle speed of the electric vehicle 200, the position of the shift lever, the accelerator opening or the brake opening, and the like. ..
図8のステップS101に示すように、計算式選択部55は、図示しない他の制御装置からモータ10のトルク指令値Tr*を取得する。次に、計算式選択部55は、図8のステップS102に示すように、レゾルバ18からロータ14の回転数Rを検出する。トルク指令値Tr*と、ロータ14の回転数Rとを取得したら、計算式選択部55は、取得したトルク指令値Tr*、回転数Rを記憶部52に格納して図8のステップS103に進む。計算式選択部55は、図8のステップS103においてトルク指令値Tr*とロータ14の回転数Rとから定まるモータ10の目標動作点を確認する。そして、計算式選択部55は、記憶部52に格納されている図5に示す選択チャートを参照し、モータ10の目標動作点が図5に示す選択チャートの領域1から領域4のどの領域にあるかを確認する。そして、計算式選択部55は、例えば、モータ10の目標動作点が領域1にある場合には、(式1)あるいは(マップ1)を選択する。このように、計算式選択部55は、モータ10の目標動作点が領域N(Nは1から4の整数)にある場合には、(式N)あるいは(マップN)を選択する。 As shown in step S101 of FIG. 8, the calculation formula selection unit 55 acquires the torque command value Tr * of the motor 10 from another control device (not shown). Next, the calculation formula selection unit 55 detects the rotation speed R of the rotor 14 from the resolver 18, as shown in step S102 of FIG. After obtaining the torque command value Tr * and the rotational speed R of the rotor 14, the calculation formula selection unit 55 stores the acquired torque command value Tr * and rotational speed R in the storage unit 52, and proceeds to step S103 of FIG. move on. The calculation formula selection unit 55 confirms the target operating point of the motor 10 determined from the torque command value Tr * and the rotation speed R of the rotor 14 in step S103 of FIG. Then, the calculation formula selection unit 55 refers to the selection chart shown in FIG. 5 stored in the storage unit 52, and the target operating point of the motor 10 is changed from the region 1 to the region 4 of the selection chart shown in FIG. Check if there is. Then, for example, when the target operating point of the motor 10 is in the region 1, the calculation formula selection unit 55 selects (Formula 1) or (Map 1). In this way, the calculation formula selection unit 55 selects (Formula N) or (Map N) when the target operating point of the motor 10 is in the region N (N is an integer from 1 to 4).
推定磁石温度算出部56は、図8のステップS104において、コイル温度センサ17、冷却液温度センサ25とからコイル温度Tc、冷却液21の温度Toを取得する。推定磁石温度算出部56は、取得したコイル温度Tc、冷却液21の温度Toを記憶部52に格納して図8のステップS105に進む。推定磁石温度算出部56は、図8のステップS105において、計算式選択部55が選択した計算式あるいはマップと、コイル温度Tc、冷却液21の温度Toとを用いて推定磁石温度Tmを算出し、推定磁石温度Tmを出力する。 The estimated magnet temperature calculation unit 56 acquires the coil temperature Tc and the temperature To of the cooling liquid 21 from the coil temperature sensor 17 and the cooling liquid temperature sensor 25 in step S104 of FIG. The estimated magnet temperature calculation unit 56 stores the acquired coil temperature Tc and the acquired temperature To of the cooling liquid 21 in the storage unit 52, and proceeds to step S105 in FIG. In step S105 of FIG. 8, the estimated magnet temperature calculation unit 56 calculates the estimated magnet temperature Tm using the calculation formula or map selected by the calculation formula selection unit 55, the coil temperature Tc, and the temperature To of the cooling liquid 21. , Estimated magnet temperature Tm is output.
トルク指令値再設定部58は、図8に示すステップS106において、記憶部52に格納された図7に示す許容トルクマップと、推定磁石温度算出部56が出力した推定磁石温度Tmと、記憶部52から読み出したロータ14の回転数Rとに基づいて、モータ10の許容トルクTraを算出する。トルク指令値再設定部58は、モータ10の許容トルクTraを算出したら、図8のステップS107に進み、他の制御装置から入力されたモータ10のトルク指令値Tr*が算出した許容トルクTraを超えるかどうか判断する。そして、トルク指令値Tr*が算出した許容トルクTraを超える場合には、図8のステップS108に進んで、PWM制御部59に出力するトルク指令値Tr2*に許容トルクTraを再設定する。 The torque command value resetting unit 58, in step S106 shown in FIG. 8, the allowable torque map shown in FIG. 7 stored in the storage unit 52, the estimated magnet temperature Tm output by the estimated magnet temperature calculation unit 56, and the storage unit. The allowable torque Tra of the motor 10 is calculated based on the rotational speed R of the rotor 14 read from 52. After calculating the allowable torque Tra of the motor 10, the torque command value resetting unit 58 proceeds to step S107 of FIG. 8 and determines the allowable torque Tra calculated by the torque command value Tr * of the motor 10 input from another control device. Determine if it exceeds. If the torque command value Tr * exceeds the calculated allowable torque Tra, the process proceeds to step S108 in FIG. 8 and the allowable torque Tra is reset to the torque command value Tr2 * output to the PWM control unit 59.
図8のステップS109においてPWM制御部59は、電圧センサ33、電流センサ36、37、レゾルバ18からそれぞれバッテリ30の電圧Vbと、V相電流Iv、W相電流Iw、ロータ14の回転角θを取得する。PWM制御部59は、取得した電圧Vb、V相電流Iv、W相電流Iw、ロータ14の回転角θを記憶部52に格納して図8のステップS110に進む。PWM制御部59は、図8のステップS110において、トルク指令値再設定部58において許容トルクTraに再設定されたトルク指令値Tr2*と、バッテリ30の電圧Vbと、V相電流Iv、W相電流Iw、ロータ14の回転角θとに基づいて、インバータ34のスイッチング素子をオン・オフ動作させるPWM信号を出力する。このPWM信号は、モータ10の出力トルクを許容トルクTra以下に制限してモータ10を駆動する信号である。このように、モータ10は、永久磁石15の推定磁石温度Tmにより出力が制限される。 In step S109 of FIG. 8, the PWM control unit 59 sets the voltage Vb of the battery 30, the V-phase current Iv, the W-phase current Iw, and the rotation angle θ of the rotor 14 from the voltage sensor 33, the current sensors 36 and 37, and the resolver 18, respectively. get. The PWM control unit 59 stores the acquired voltage Vb, V-phase current Iv, W-phase current Iw, and rotation angle θ of the rotor 14 in the storage unit 52, and proceeds to step S110 in FIG. In step S110 of FIG. 8, the PWM control unit 59 sets the torque command value Tr2 * reset to the allowable torque Tra by the torque command value resetting unit 58, the voltage Vb of the battery 30, the V-phase current Iv, and the W-phase. Based on the current Iw and the rotation angle θ of the rotor 14, a PWM signal for turning on/off the switching element of the inverter 34 is output. This PWM signal is a signal for driving the motor 10 by limiting the output torque of the motor 10 to the allowable torque Tra or less. In this way, the output of the motor 10 is limited by the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15.
一方、トルク指令値再設定部58は、トルク指令値Tr*が算出した許容トルクTra以下で、図8のステップS107においてNOと判断した場合には、図8のステップS111に進んで、PWM制御部59に出力するトルク指令値Tr2*に他の制御装置から取得したトルク指令値Tr*を再設定する。そして、図8のステップS112において、PWM制御部59は、ステップS109と同様、電圧センサ33、電流センサ36、37、レゾルバ18からそれぞれバッテリ30の電圧Vbと、V相電流Iv、W相電流Iw、ロータ14の回転角θを取得し、図8のステップS113に進む。PWM制御部59は、図8のステップS113において、トルク指令値再設定部58においてトルク指令値Tr*に再設定されたトルク指令値Tr2*と、バッテリ30の電圧Vbと、V相電流Iv、W相電流Iw、ロータ14の回転角θとに基づいて、インバータ34のスイッチング素子をオン・オフ動作させるPWM信号を出力する。このPWM信号は、モータ10の出力トルクをトルク指令値Tr*から制限せずにモータ10を駆動する信号である。したがって、この場合、モータ10は、永久磁石15の推定磁石温度Tmによって出力が制限されない。 On the other hand, if the torque command value resetting unit 58 determines that the torque command value Tr * is equal to or less than the calculated allowable torque Tra and it is NO in step S107 of FIG. 8, the process proceeds to step S111 of FIG. The torque command value Tr2 * output to the unit 59 is reset to the torque command value Tr * acquired from another control device. Then, in step S112 of FIG. 8, as in step S109, the PWM control unit 59 receives the voltage Vb of the battery 30, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw from the voltage sensor 33, the current sensors 36 and 37, and the resolver 18, respectively. , The rotation angle θ of the rotor 14 is acquired, and the process proceeds to step S113 in FIG. PWM control unit 59, in step S113 of FIG. 8, the torque command value Tr2 * which is reset to the torque command value Tr * in the torque command value resetting unit 58, and the voltage Vb of the battery 30, V-phase current Iv, Based on the W-phase current Iw and the rotation angle θ of the rotor 14, a PWM signal for turning on/off the switching element of the inverter 34 is output. This PWM signal is a signal for driving the motor 10 without limiting the output torque of the motor 10 from the torque command value Tr * . Therefore, in this case, the output of the motor 10 is not limited by the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15.
以上説明したように、本実施形態のモータシステム100は、ロータ14の回転数Rとトルク指令値Tr*とによって定まるモータ10の目標動作点に基づいて図5に示す選択チャートから永久磁石15の推定磁石温度Tmを精度よく算出できる計算式あるいはマップを選択し、その選択した計算式あるいはマップを用いて永久磁石15の推定磁石温度Tmを算出するので、永久磁石15の推定磁石温度Tmを精度よく推定することができる。そして、精度よく算出した推定磁石温度Tmを用いてモータ10の出力を制限するので、モータ10の出力を過剰に制限することを抑制できる。本実施形態のモータシステム100を電動車両200に搭載した場合、車両駆動用のモータ10の永久磁石15の推定磁石温度Tmを精度よく推定することによってモータ10の過剰な出力制限を抑制して車両性能が低下することを抑制することができる。 As described above, the motor system 100 of the present embodiment uses the selection chart shown in FIG. 5 to select the permanent magnet 15 from the selection chart shown in FIG. 5 based on the target operating point of the motor 10 determined by the rotation speed R of the rotor 14 and the torque command value Tr * . The estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 is calculated with accuracy because the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 is calculated using the selected equation or map that can accurately calculate the estimated magnet temperature Tm. It can be well estimated. Then, since the output of the motor 10 is limited by using the estimated magnet temperature Tm calculated with high accuracy, it is possible to suppress the output of the motor 10 from being excessively limited. When the motor system 100 according to the present embodiment is mounted on the electric vehicle 200, the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15 of the motor 10 for driving the vehicle is accurately estimated to suppress an excessive output limitation of the motor 10 and the vehicle. It is possible to prevent the performance from decreasing.
次に、図9から図11を参照しながら、本実施形態のモータシステム100の他の実施形態について説明する。先に図1から図8を参照して説明した実施形態と同様の部分には、同様の符号を付して説明は省略する。 Next, another embodiment of the motor system 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11. The same parts as those of the embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 8 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図9は、他の実施形態のモータシステム100のコントローラ50の機能ブロック図である。本実施形態のモータシステム100のコントローラ50は、先に図2を参照して説明した実施形態のコントローラ50にトルク補正係数算出部61を追加したものである。また、本実施形態のコントローラ50は記憶部52に図10に実線99で示すモータ設計上の基準逆起電圧の時間変化カーブを格納している。 FIG. 9 is a functional block diagram of the controller 50 of the motor system 100 according to another embodiment. The controller 50 of the motor system 100 of the present embodiment is obtained by adding a torque correction coefficient calculation unit 61 to the controller 50 of the embodiment described above with reference to FIG. Further, the controller 50 of the present embodiment stores the time change curve of the reference back electromotive force in motor design, which is indicated by the solid line 99 in FIG.
トルク補正係数算出部61は、モータ10の逆起電圧を検出し、検出した逆起電圧の最大値のモータ設計上の基準逆起電圧の最大値に対する比率から許容トルク補正係数Kを算出するものである。 The torque correction coefficient calculation unit 61 detects the counter electromotive voltage of the motor 10 and calculates the allowable torque correction coefficient K from the ratio of the detected maximum value of the counter electromotive voltage to the maximum value of the reference counter electromotive voltage in motor design. Is.
先に説明した実施形態と同様、図9に示すコントローラ50の機能ブロックは、コントローラ50に含まれるCPU51および記憶部52と記憶部52から読み出されてCPU51で実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアで実現される。 Similar to the embodiment described above, the functional blocks of the controller 50 shown in FIG. 9 mainly include a CPU 51 and a storage unit 52 included in the controller 50, and a program read from the storage unit 52 and executed by the CPU 51. It is realized by software.
以下、図11、図12を参照しながら本実施形態のコントローラ50の動作について説明する。コントローラ50は、図11に示すステップS201、S202を実行した後、図11に示すステップS101からS105、S203、S107からS113を予め決められた周期Δt(例えば、0.1秒)毎に繰り返して実行する。 The operation of the controller 50 of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 11 and 12. After executing steps S201 and S202 shown in FIG. 11, the controller 50 repeats steps S101 to S105, S203, and S107 to S113 shown in FIG. 11 at every predetermined cycle Δt (for example, 0.1 seconds). Execute.
図11に示すステップS201、S202はトルク補正係数算出部61で実行される。図12に示すステップS101からS103は計算式選択部55によって実行され、図12に示すステップS104、S105は推定磁石温度算出部56で実行される。また、図12に示すステップS106、S203、S204、S205、S111はトルク指令値再設定部58で実行され、図12に示すステップS109、S110、S112、S113はPWM制御部59で実行される。また、図示しない他の制御装置は、例えば、電動車両200の車速、シフトレバーの位置、アクセル開度あるいはブレーキ開度等に基づいてモータ10のトルク指令値Tr*を算出して出力している。以下の説明では、図8を参照して説明したのと同様のステップには同様の符号を付して説明は省略する。 Steps S201 and S202 shown in FIG. 11 are executed by the torque correction coefficient calculation unit 61. Steps S101 to S103 shown in FIG. 12 are executed by the calculation formula selection unit 55, and steps S104 and S105 shown in FIG. 12 are executed by the estimated magnet temperature calculation unit 56. Further, steps S106, S203, S204, S205 and S111 shown in FIG. 12 are executed by the torque command value resetting unit 58, and steps S109, S110, S112 and S113 shown in FIG. 12 are executed by the PWM control unit 59. Further, another control device (not shown) calculates and outputs the torque command value Tr * of the motor 10 based on the vehicle speed of the electric vehicle 200, the position of the shift lever, the accelerator opening degree, the brake opening degree, and the like. .. In the following description, the same steps as those described with reference to FIG. 8 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図11のステップS201に示すように、トルク補正係数算出部61は、モータ10の逆起電圧波形を検出して記憶部52に格納する。モータ10の逆起電圧波形の検出は、例えば、インバータ34のスイッチング素子を全て開とし、車輪44、車軸43の回転によりモータ10が回転させられている状態で図2に示す交流電路35に取り付けた図示しない電圧センサによって交流電路35の交流電圧を検出することによって行ってもよい。このような状態は、例えば、インバータ34のスイッチング素子を全て開として電動車両200を惰性で走行させることによって実現することができる。トルク補正係数算出部61は、モータ10の逆起電圧波形を図10の破線98に示すような時間変化する交流電圧波形として検出する。図10の破線98に示すように、モータ10の逆起電圧波形の最大値は、V1である。トルク補正係数算出部61は、モータ10の逆起電圧波形を検出したら図11のステップS202に進む。 As shown in step S201 of FIG. 11, the torque correction coefficient calculation unit 61 detects the counter electromotive voltage waveform of the motor 10 and stores it in the storage unit 52. The detection of the back electromotive force waveform of the motor 10 is performed by, for example, opening all the switching elements of the inverter 34 and attaching the motor 10 to the AC circuit 35 shown in FIG. Alternatively, the voltage may be detected by detecting the AC voltage of the AC circuit 35 with a voltage sensor (not shown). Such a state can be realized by, for example, opening all the switching elements of the inverter 34 and allowing the electric vehicle 200 to coast. The torque correction coefficient calculation unit 61 detects the back electromotive voltage waveform of the motor 10 as a time-varying AC voltage waveform as indicated by a broken line 98 in FIG. 10. As indicated by a broken line 98 in FIG. 10, the maximum value of the back electromotive voltage waveform of the motor 10 is V1. After detecting the counter electromotive voltage waveform of the motor 10, the torque correction coefficient calculation unit 61 proceeds to step S202 in FIG.
図11のステップS202において、トルク補正係数算出部61は、記憶部52から図10に実線99で示すモータ設計上の基準逆起電圧波形を読みだす。図10の実線99に示すように、この基準逆起電圧波形の最大値はV2である。そして、トルク補正係数算出部61は、下記のように、許容トルク補正係数Kを算出し、記憶部52に格納する。
許容トルク補正係数K = V1/V2
In step S202 of FIG. 11, the torque correction coefficient calculation unit 61 reads from the storage unit 52 the reference back electromotive force waveform in motor design shown by the solid line 99 in FIG. As shown by the solid line 99 in FIG. 10, the maximum value of this reference counter electromotive voltage waveform is V2. Then, the torque correction coefficient calculation unit 61 calculates the allowable torque correction coefficient K as described below and stores it in the storage unit 52.
Allowable torque correction coefficient K = V1/V2
モータ10は逆起電圧が基準逆起電圧よりも大きくなるように設計されている。したがって、個々のモータ10の実際の逆起電圧は、この基準逆起電圧よりも大きくなっているので許容トルク補正係数K=V1/V2は、1よりも大きな値となる。逆起電圧が設計上の基準逆起電圧よりも大きいモータ10の場合、設計通りの電圧、電流を流した場合に設計上のトルクよりも大きなトルクを出力することができる。このため、本実施形態のモータシステム100は、許容トルクTraの値に許容トルク補正係数Kをかけたトルクまでモータの許容トルクTraを拡大することによって、より、モータ10の出力制限を抑制するものである。 The motor 10 is designed so that the back electromotive force is higher than the reference back electromotive force. Therefore, since the actual back electromotive force of each motor 10 is larger than this reference back electromotive force, the allowable torque correction coefficient K=V1/V2 becomes a value larger than 1. In the case of the motor 10 in which the back electromotive force is larger than the designed reference back electromotive voltage, it is possible to output a torque larger than the designed torque when the designed voltage and current are applied. Therefore, the motor system 100 of the present embodiment further suppresses the output limitation of the motor 10 by expanding the allowable torque Tra of the motor to the torque obtained by multiplying the value of the allowable torque Tra by the allowable torque correction coefficient K. Is.
図10示すステップS201、S202の実行が終了したら、先に図8を参照して説明したと同様、計算式選択部55、推定磁石温度算出部56が図12のステップS101からS105を実行して推定磁石温度Tmを算出する。 After the execution of steps S201 and S202 shown in FIG. 10, the calculation formula selection unit 55 and the estimated magnet temperature calculation unit 56 execute steps S101 to S105 of FIG. 12 as described above with reference to FIG. The estimated magnet temperature Tm is calculated.
トルク指令値再設定部58は、図12に示すステップS203において、先に説明した図8のステップS106と同様、記憶部52に格納された図7に示す許容トルクマップと、推定磁石温度算出部56が出力した推定磁石温度Tmと、記憶部52から読み出したロータ14の回転数Rとに基づいて、モータ10の許容トルクTraを算出する。次に、トルク指令値再設定部58は、算出した許容トルクTraに許容トルク補正係数Kを掛けて、拡大許容トルクK*Traを算出する。トルク指令値再設定部58は、モータ10の拡大許容トルクK*Traを算出したら、図12のステップS204に進み、他の制御装置から入力されたモータ10のトルク指令値Tr*が算出した拡大許容トルクK*Traを超えるかどうか判断する。そして、トルク指令値Tr*が拡大許容トルクK*Traを超える場合には、図12のステップS205に進んで、PWM制御部59に出力するトルク指令値Tr2*に拡大許容トルクK*Traを再設定する。 In step S203 shown in FIG. 12, torque command value resetting section 58 has the allowable torque map shown in FIG. 7 stored in storage section 52 and the estimated magnet temperature calculating section, similar to step S106 in FIG. 8 described above. The allowable torque Tra of the motor 10 is calculated based on the estimated magnet temperature Tm output by 56 and the rotation speed R of the rotor 14 read from the storage unit 52. Next, the torque command value resetting unit 58 multiplies the calculated allowable torque Tra by the allowable torque correction coefficient K to calculate the enlarged allowable torque K*Tra. After calculating the expansion allowable torque K*Tra of the motor 10, the torque command value resetting unit 58 proceeds to step S204 of FIG. 12 and expands the torque command value Tr * of the motor 10 input from another control device. It is determined whether the allowable torque K*Tra is exceeded. When the torque command value Tr * exceeds the expansion allowable torque K*Tra, the process proceeds to step S205 of FIG. 12, and the expansion allowable torque K*Tra is re-set to the torque command value Tr2 * output to the PWM control unit 59. Set.
図8を参照して説明したと同様、図12のステップS109においてPWM制御部59は、電圧センサ33、電流センサ36、37、レゾルバ18からそれぞれバッテリ30の電圧Vbと、V相電流Iv、W相電流Iw、ロータ14の回転角θを取得し、トルク指令値再設定部58において拡大許容トルクK*Traに再設定されたトルク指令値Tr2*と、バッテリ30の電圧Vbと、V相電流Iv、W相電流Iw、ロータ14の回転角θとに基づいて、インバータ34のスイッチング素子をオン・オフ動作させるPWM信号を出力する。このPWM信号は、モータ10の出力トルクを拡大許容トルクK*Tra以下に制限してモータ10を駆動する信号である。このように、モータ10は、永久磁石15の推定磁石温度Tmにより出力が制限される。 As described with reference to FIG. 8, in step S109 of FIG. 12, the PWM control unit 59 causes the voltage sensor 33, the current sensors 36 and 37, and the resolver 18 to output the voltage Vb of the battery 30 and the V-phase currents Iv and W, respectively. The phase current Iw and the rotation angle θ of the rotor 14 are acquired, the torque command value Tr2 * reset to the expansion allowable torque K*Tra by the torque command value resetting unit 58, the voltage Vb of the battery 30, and the V-phase current. A PWM signal for turning on/off the switching element of the inverter 34 is output based on the Iv, the W-phase current Iw, and the rotation angle θ of the rotor 14. The PWM signal is a signal for driving the motor 10 by limiting the output torque of the motor 10 to the expansion allowable torque K*Tra or less. In this way, the output of the motor 10 is limited by the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15.
一方、トルク指令値再設定部58は、トルク指令値Tr*が拡大許容トルクK*Tra以下で、図12のステップS204においてNOと判断した場合には、図12のステップS111に進んで、先に図8を参照して説明したと同様、PWM制御部59に出力するトルク指令値Tr2*に他の制御装置から取得したトルク指令値Tr*を再設定する。PWM制御部59は、モータ10の出力トルクをトルク指令値Tr*から制限せずにモータ10を駆動するPWM信号を出力する。したがって、この場合、モータ10は、永久磁石15の推定磁石温度Tmによって出力が制限されない。 On the other hand, when the torque command value Tr * is equal to or less than the expansion allowable torque K*Tra and the determination is NO in step S204 of FIG. 12, the torque command value resetting unit 58 proceeds to step S111 of FIG. As described with reference to FIG. 8, the torque command value Tr2 * output to the PWM control unit 59 is reset to the torque command value Tr * obtained from another control device. The PWM control unit 59 outputs a PWM signal for driving the motor 10 without limiting the output torque of the motor 10 from the torque command value Tr * . Therefore, in this case, the output of the motor 10 is not limited by the estimated magnet temperature Tm of the permanent magnet 15.
以上説明したように、本実施形態のモータシステム100は、先は図1から図8を参照して説明した実施形態と同様の効果に加え、個々のモータ10の特性に基づいて拡大した拡大許容トルクK*Traまでモータ10の出力トルクの制限を行わないので、モータ10の過剰な出力制限をより好適に抑制して車両性能が低下することを抑制することができる。 As described above, the motor system 100 of the present embodiment has the same effect as that of the embodiment previously described with reference to FIGS. 1 to 8 and the enlargement allowance enlarged based on the characteristics of each motor 10. Since the output torque of the motor 10 is not limited to the torque K*Tra, it is possible to more appropriately suppress the excessive output restriction of the motor 10 and suppress the deterioration of the vehicle performance.
10 モータ、11 ケーシング、12 ステータ、13 コイル、14 ロータ、15 永久磁石、16 回転軸、17 コイル温度センサ、18 レゾルバ、20 冷却装置、21 冷却液、22 オイルパン、23 オイルポンプ、24 冷却液循環管、25 冷却液温度センサ、30 バッテリ、31 高圧電路、32 グランド電路、33 電圧センサ、34 インバータ、35 交流電路、35u U相電路、35v V相電路、35w W相電路、36、37 電流センサ、40 駆動機構、41 駆動軸、42 ディファレンシャルギヤ、43 車軸、44 車輪、50 コントローラ、51 CPU、52 記憶部、53 センサインターフェース、54 磁石温度推定部、55 計算式選択部、56 推定磁石温度算出部、57 出力制限部、58 トルク指令値再設定部、59 PWM制御部、60 データバス、61 トルク補正係数算出部、75 最大トルク線、76 最大等出力線、77 最大回転数線、78 回転数区分線、79 トルク指令値区分線、100 モータシステム、200 電動車両、A1〜A4、B1〜C4、C1〜C4 定数、Iv V相電流、Iw W相電流、K 許容トルク補正係数、Lf 鉄損
、R 回転数、Tc コイル温度、Tm 推定磁石温度、Tma 実温度、To 冷却液温度、Tr 出力トルク、Tr*、Tr2* トルク指令値 、Tra 許容トルク、K*Tra 拡大許容トルク、Vb 電圧、Δt 周期、θ 回転角。
10 motor, 11 casing, 12 stator, 13 coil, 14 rotor, 15 permanent magnet, 16 rotating shaft, 17 coil temperature sensor, 18 resolver, 20 cooling device, 21 cooling liquid, 22 oil pan, 23 oil pump, 24 cooling liquid Circulation pipe, 25 Coolant temperature sensor, 30 Battery, 31 High-voltage line, 32 Ground line, 33 Voltage sensor, 34 Inverter, 35 AC line, 35u U-phase line, 35v V-phase line, 35w W-phase line, 36, 37 Current Sensor, 40 drive mechanism, 41 drive shaft, 42 differential gear, 43 axle, 44 wheels, 50 controller, 51 CPU, 52 storage unit, 53 sensor interface, 54 magnet temperature estimation unit, 55 calculation formula selection unit, 56 estimated magnet temperature Calculation unit, 57 output limit unit, 58 torque command value resetting unit, 59 PWM control unit, 60 data bus, 61 torque correction coefficient calculation unit, 75 maximum torque line, 76 maximum equal output line, 77 maximum rotation speed line, 78 Revolution speed division line, 79 torque command value division line, 100 motor system, 200 electric vehicle, A1 to A4, B1 to C4, C1 to C4 constant, Iv V phase current, Iw W phase current, K allowable torque correction coefficient, Lf Iron loss, R rotation speed, Tc coil temperature, Tm estimated magnet temperature, Tma actual temperature, To coolant temperature, Tr output torque, Tr * , Tr2 * torque command value, Tra allowable torque, K*Tr expansion allowable torque, Vb Voltage, Δt period, θ rotation angle.
Claims (1)
前記コイルの温度を検出するコイル温度センサと、
前記モータを冷却する冷却液の温度を検出する冷却液温度センサと、
前記ロータの回転数を検出する回転数センサと、
入力されたトルク指令値に基づいて前記モータの出力を調整するコントローラと、を備えるモータシステムであって、
前記コントローラは、
前記コイル温度センサで検出したコイル温度と、前記冷却液温度センサで検出した冷却液の温度と、前記回転数センサで検出した前記ロータの回転数とトルク指令値とによって定まる前記モータの目標動作点と、に基づいて前記永久磁石の推定温度を算出する磁石温度推定部と、
前記磁石温度推定部が算出した前記永久磁石の前記推定温度に基づいて前記モータの出力を制限する出力制限部と、
前記モータの最大トルク線と、最大出力線と、最大回転数線とで囲まれる運転領域を回転数とトルク指令値が共に大きい第2領域と、トルク指令値が前記第2領域と同様で回転数が前記第2領域よりも低い第1領域と、回転数が前記第2領域と同様でトルク指令値が前記第2領域より小さい第4領域と、回転数とトルク指令値が共に前記第2領域よりも小さい第3領域との4つの領域に区分し、区分した領域ごとに推定磁石温度の計算式又はマップを関連付けた選択チャートを格納した記憶部と、を備え、
前記磁石温度推定部は、計算式選択部と、推定磁石温度計算部とを備え、
前記計算式選択部は、前記モータの前記目標動作点と前記選択チャートに基づいて推定磁石温度の計算式又はマップを選択し、
選択した計算式又はマップに基づいて前記永久磁石の前記推定温度を算出すること、
を特徴とするモータシステム。 A motor having a rotor having a permanent magnet attached thereto and a stator having a coil wound around it;
A coil temperature sensor for detecting the temperature of the coil,
A cooling liquid temperature sensor for detecting the temperature of the cooling liquid for cooling the motor,
A rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the rotor,
A motor system comprising a controller that adjusts the output of the motor based on an input torque command value,
The controller is
A target operating point of the motor determined by the coil temperature detected by the coil temperature sensor, the temperature of the cooling liquid detected by the cooling liquid temperature sensor, and the rotation speed and torque command value of the rotor detected by the rotation speed sensor. And a magnet temperature estimation unit that calculates the estimated temperature of the permanent magnet based on
An output limiting unit that limits the output of the motor based on the estimated temperature of the permanent magnet calculated by the magnet temperature estimating unit,
The operating region surrounded by the maximum torque line, the maximum output line, and the maximum rotation speed line of the motor rotates in a second region in which both the rotation speed and the torque command value are large, and the torque command value is the same as in the second region. The first region has a lower number than the second region, the fourth region has a rotational speed similar to that of the second region and the torque command value is smaller than the second region, and the rotational speed and the torque command value are both second. A storage unit that stores a selection chart that is divided into four regions, a third region smaller than the region, and a calculation formula or map of the estimated magnet temperature associated with each of the divided regions;
The magnet temperature estimation unit includes a calculation formula selection unit and an estimated magnet temperature calculation unit,
The calculation formula selection unit selects a calculation formula or map of the estimated magnet temperature based on the target operating point of the motor and the selection chart,
Calculating the estimated temperature of the permanent magnet based on a selected formula or map,
Motor system characterized by .
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