JP7385538B2 - 電力変換装置、温度推定方法及びプログラム - Google Patents

電力変換装置、温度推定方法及びプログラム Download PDF

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Description

本開示は、電力変換装置、温度推定方法及びプログラムに関する。
特許文献１には、パワー半導体素子で発生する電力損失に基づいて基準点とパワー半導体素子との温度差を演算し、演算した温度差と基準点の温度とに基づいてパワー半導体素子の温度を算出する電力変換装置が開示されている。
特開２０１１－３６０９５号公報
本開示は、電力変換回路のスイッチの温度をより高い精度で推定するのに有効な電力変換装置、温度推定方法、及びプログラムを提供する。
本開示の一側面に係る電力変換装置は、第１位置の温度を検出する温度センサと、第１位置から離れた第２位置において一次側ラインと二次側ラインとの間のオン・オフを切り替えるスイッチと、を有する電力変換回路と、スイッチの端子間に印加された電圧と、スイッチに流れた電流と、スイッチのオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチにおける電力ロスを算出するロス算出部と、第１位置の温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果を補正するロス補正部と、電力ロスの算出結果に基づいて温度の検出結果を補正する温度補正部と、補正された電力ロスの算出結果と、補正された温度の検出結果とに基づいて、第２位置の温度を推定する温度推定部と、を備える。
本開示の他の側面に係る温度推定方法は、第１位置の温度を検出する温度センサと、第１位置から離れた第２位置において一次側ラインと二次側ラインとの間のオン・オフを切り替えるスイッチと、を有する電力変換回路において、スイッチの端子間に印加された電圧と、スイッチに流れた電流と、スイッチのオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチにおける電力ロスを算出することと、第１位置の温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果を補正することと、電力ロスの算出結果に基づいて温度の検出結果を補正することと、補正された電力ロスの算出結果と、補正された温度の検出結果とに基づいて、第２位置の温度を推定することと、を含む。
本開示の更に他の側面に係るプログラムは、第１位置の温度を検出する温度センサと、第１位置から離れた第２位置において一次側ラインと二次側ラインとの間のオン・オフを切り替えるスイッチと、を有する電力変換回路において、スイッチの端子間に印加された電圧と、スイッチに流れた電流と、スイッチのオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチにおける電力ロスを算出することと、第１位置の温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果を補正することと、電力ロスの算出結果に基づいて温度の検出結果を補正することと、補正された電力ロスの算出結果と、補正された温度の検出結果とに基づいて、第２位置の温度を推定することと、を含む温度推定方法を装置に実行させるためのプログラムである。
本開示によれば、電力変換回路のスイッチの温度をより高い精度で推定するのに有効な電力変換装置、温度推定方法、及びプログラムを提供することができる。
電力変換装置の構成を例示する模式図である。 スイッチングモジュールの概略構成を例示する模式図である。 温度を推定するための構成を例示するブロック図である。 ロス補正係数算出部及び温度補正係数算出部が実行する処理を例示するブロック線図である。 温度を推定するための構成の変形例を示すブロック図である。 変動成分算出部が実行する処理を例示するブロック線図である。 制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。 電力変換制御手順を例示するフローチャートである。 温度推定手順を例示するフローチャートである。 ロスの算出結果及び温度の検出結果の予備補正手順を例示するフローチャートである。 ロスの算出結果及び温度の検出結果の補正手順を例示するフローチャートである。 ロス補正係数の算出手順を例示するフローチャートである。 温度補正係数の算出手順を例示するフローチャートである。
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
〔電力変換装置〕
本実施形態に係る電力変換装置１は、モータ９１（電動機）に駆動電力を供給する装置である。モータ９１は、同期電動機であってもよいし、誘導電動機であってもよい。モータ９１による駆動対象に特に制限は無いが、一例として電気自動車などの電動車両が挙げられる。
図１に示すように、電力変換装置１は、電源９２の電力（一次側電力）を駆動電力（二次側電力）に変換してモータ９１に供給する。一次側電力は、交流電力であってもよく、直流電力であってもよい。二次側電力は交流電力である。一例として、一次側電力及び二次側電力は、いずれも三相交流電力である。
例えば電力変換装置１は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを有する。電力変換回路１０は、一次側電力を二次側電力に変換してモータ９１に供給する。電力変換回路１０は、例えば電圧形インバータであり、電圧指令に従った駆動電圧をモータ９１に印加する。例えば電力変換回路１０は、コンバータ回路１１と、平滑コンデンサ１２と、スイッチングモジュール２０と、電流センサ１４と、電圧センサ１５とを有する。
コンバータ回路１１は、例えばダイオードブリッジ回路又はＰＷＭコンバータ回路であり、上記一次側電力を直流電力にして正極ライン１６Ｐ及び負極ライン１６Ｎに出力する。平滑コンデンサ１２は、正極ライン１６Ｐと負極ライン１６Ｎとの間の電圧（以下「直流母線電圧」という。）を平滑化する。
スイッチングモジュール２０は、上記直流電力と上記駆動電力との電力変換を行い、駆動電力を出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗに出力する。例えばスイッチングモジュール２０は、複数のスイッチを有する。各スイッチは、正極ライン１６Ｐ及び負極ライン１６Ｎ（一次側ライン）と、出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗ（二次側ライン）との間のオン・オフを切り替える。
電流センサ１４は、スイッチングモジュール２０とモータ９１との間に流れる電流を検出する。例えば電流センサ１４は、駆動電力における各相の電流を検出する。例えば電流センサ１４は、出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗのそれぞれ電流を検出する。電流センサ１４は、出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗのいずれか２ラインの電流を検出するように構成されていてもよい。零相電流が生じない限り、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の電流の合計はゼロなので、２ラインの電流を検出する場合にも全ラインの電流の情報が得られる。電圧センサ１５は、直流母線電圧を検出する。
スイッチングモジュール２０は、複数のスイッチを樹脂モールド等により１パッケージにまとめたモジュールである。図２に示すように、スイッチングモジュール２０は、６セットのスイッチング部２１，２２，２３，２４，２５，２６と、温度センサ２７とを有する。
スイッチング部２１，２２，２３，２４，２５，２６のそれぞれは、２つのスイッチ３１と、２つのダイオード３３とを有する。従って、スイッチングモジュール２０は、１２のスイッチ３１と、１２のダイオード３３とを有する。１２のスイッチ３１と、１２のダイオード３３とは、スイッチングモジュール２０内において互いに異なる位置に配置されている。
各スイッチ３１は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等である。スイッチング部２１の２つのスイッチ３１は、ゲート駆動信号に応じて正極ライン１６Ｐと出力ライン１７Ｕとの間のオン・オフを切り替える。スイッチング部２２の２つのスイッチ３１は、ゲート駆動信号に応じて負極ライン１６Ｎと出力ライン１７Ｕとの間のオン・オフを切り替える。スイッチング部２３の２つのスイッチ３１は、ゲート駆動信号に応じて正極ライン１６Ｐと出力ライン１７Ｖとの間のオン・オフを切り替える。スイッチング部２４の２つのスイッチ３１は、ゲート駆動信号に応じて負極ライン１６Ｎと出力ライン１７Ｖとの間のオン・オフを切り替える。スイッチング部２５の２つのスイッチ３１は、ゲート駆動信号に応じて正極ライン１６Ｐと出力ライン１７Ｗとの間のオン・オフを切り替える。スイッチング部２６の２つのスイッチ３１は、ゲート駆動信号に応じて負極ライン１６Ｎと出力ライン１７Ｗとの間のオン・オフを切り替える。
温度センサ２７は、スイッチングモジュール２０内の一箇所（以下、「センサ位置Ｐ２７」という。）に設けられており、センサ位置の温度を検出する。温度センサ２７は、例えばサーミスタである。１２のスイッチ３１のそれぞれは、センサ位置Ｐ２７（第１位置）から離れた位置（以下、「スイッチ位置Ｐ３１」という。）に設けられている。スイッチ位置Ｐ３１（第２位置）は、スイッチ３１の発熱が温度センサ２７の検出結果に実質的に影響を及ぼす距離でセンサ位置Ｐ２７から離れている。
以上に示した電力変換回路１０の構成はあくまで一例であり、モータ９１に駆動電力を供給し得る限りにおいていかようにも変更可能である。例えば電力変換回路１０は、電流形インバータであってもよい。電流形インバータは、電流指令に従った駆動電流をモータ９１に出力する。電力変換回路１０は、直流化を経ることなく電源電力と駆動電力との双方向の電力変換を行うマトリクスコンバータ回路であってもよい。電源電力が直流電力である場合に、電力変換回路１０はコンバータ回路１１を有していなくてもよい。スイッチング部２１，２２，２３，２４，２５，２６のそれぞれは、必ずしも２つのスイッチ３１及び少なくとも２つのダイオード３３を有していなくてもよく、少なくとも１つのスイッチ３１及び少なくとも１つのダイオード３３を有していればよい。また、スイッチングモジュール２０は、２以上の温度センサ２７を有してもよい。
図１に戻り、制御回路１００は、モータ９１に駆動電力を供給するように電力変換回路１０を制御する。例えば電力変換回路１０が電圧形インバータである場合、制御回路１００は、駆動力指令に基づき電流指令を生成し、電流指令に基づき電圧指令を生成し、電圧指令に従った駆動電圧をモータ９１に印加するように電力変換回路１０を制御する。電力変換回路１０が電流形インバータである場合、制御回路１００は、駆動力指令に基づき電流指令を生成し、電流指令に従った駆動電流をモータ９１に供給するように電力変換回路１０を制御する。
ここで、上述のようにスイッチ３１のオン・オフを切り替えることにより電力変換を行う電力変換回路１０においては、スイッチ３１の発熱によりスイッチングモジュール２０の温度上昇が生じる。スイッチングモジュール２０の温度が許容レベル近傍まで上昇する場合には、スイッチ３１の温度が許容レベルを超えないように、スイッチングモジュール２０の出力電流（出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗへの出力電流）を抑制する必要がある。
このような出力抑制には、温度センサ２７による温度検出値を利用可能であるが、熱源となるスイッチ３１の位置（上記スイッチ位置Ｐ３１）は温度センサ２７の位置（上記センサ位置Ｐ２７）から離れているため、各スイッチ３１における実際の温度は温度センサ２７による検出結果よりも高温になる可能性がある。
スイッチ３１における温度と温度センサ２７による温度検出値との差は、スイッチ３１における電力ロスに基づき推定可能である。これにより、各スイッチ３１の温度を推定することで、スイッチ３１の温度をより確実に許容レベル以下に抑えることが可能となる。しかしながら、温度の検出結果と、電力ロスの算出結果とに基づくスイッチ３１の温度推定においては、温度の検出誤差と、電力ロスの算出誤差との両方が生じ得る。
これに対し、制御回路１００は、スイッチ３１の端子間に印加された電圧と、スイッチ３１に流れる電流と、スイッチ３１のオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチ３１における電力ロスを算出することと、温度センサ２７によるセンサ位置Ｐ２７の温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果を補正することと、電力ロスの算出結果に基づいて温度センサ２７による温度の検出結果を補正することと、補正された電力ロスの算出結果と、補正された温度の検出結果とに基づいて、スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定することと、を実行するように構成されている。
センサ位置Ｐ２７の温度と、スイッチ３１における電力ロスとは相関するので、電力ロスの算出結果に基づくことでセンサ位置Ｐ２７の温度の検出結果を適切に補正し、センサ位置Ｐ２７の温度の検出結果に基づくことで電力ロスの算出結果を適切に補正することが可能である。従って、電力変換回路１０のスイッチ３１の温度をより高い精度で推定するのに有効である。以下、電力変換回路１０が電圧型インバータである場合の制御回路１００の構成をより具体的に例示する。
（制御回路の全体構成）
図１に示すように、制御回路１００は、機能上の構成（以下、「機能ブロック」という。）として、電流指令生成部１１１と、電圧指令生成部１１２と、座標変換部１１３と、ＰＷＭ制御部１１４と、電流情報取得部１１５と、温度推定部１１６と、出力抑制部１１７とを有する。
電流指令生成部１１１は、トルク指令Ｔ＊に基づいて電流指令を生成する。トルク指令Ｔ＊は、例えばモータ９１の速度を目標速度に追従させるように制御回路１００により生成される。電流指令生成部１１１は、電力変換装置１の上位コントローラからトルク指令Ｔ＊を取得してもよい。例えば電流指令生成部１１１は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とを生成する。
ｄ軸及びｑ軸は、ｄｑ座標系の座標軸である。ｄｑ座標系は、モータ９１のロータと共に回転する座標系である。ｄ軸は、モータ９１のロータの磁極方向に沿った座標軸であり、ｑ軸は、ｄ軸に垂直な座標軸である。ｄｑ座標系の回転角度は、モータ９１のステータに固定されたαβ座標系に対する電気角で表される。αβ座標系は、互いに垂直なα軸及びβ軸を有する。
電圧指令生成部１１２は、電流指令に基づいて電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊に基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を生成する。例えば電圧指令生成部１１２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸電流Ｉｄとの偏差を縮小し、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑとの偏差を縮小するように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊、ｄ軸電流Ｉｄ、及びｑ軸電流Ｉｑに基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を算出する。後述するように、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、電流センサ１４の検出値に基づいて取得される。
座標変換部１１３は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊に対し、ｄｑ座標系からαβ座標系への座標変換と、２相から３相への変換とを施してＵ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊及びＷ相電圧指令Ｖｗ＊を算出する。ＰＷＭ制御部１１４は、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令Ｖｗ＊に従った駆動電圧を出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗに印加するように、スイッチングモジュール２０の複数のスイッチ３１のオン・オフを切り替える。
電流情報取得部１１５は、電流センサ１４による検出値を取得する。この検出値は、例えばＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを含む。電流情報取得部１１５は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗに対し、３相から２相への変換と、αβ座標系からｄｑ座標系への座標変換とを施して、上述のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。
温度推定部１１６は、温度センサ２７によるセンサ位置Ｐ２７の温度の検出結果と、上記電力ロスの算出結果とに基づいてスイッチ位置Ｐ３１の温度を推定する。スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定するための制御回路１００の構成については別途詳述する。出力抑制部１１７は、温度推定部１１６によるスイッチ位置Ｐ３１の推定結果が所定レベルを超えている場合に、スイッチ位置Ｐ３１の推定結果が所定レベルを下回るまで、ＰＷＭ制御部１１４により駆動電力を抑制させる。
（温度を推定するための構成）
以下、スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定するための構成を詳細に例示する。図３に示すように、制御回路１００は、ロス算出部１２１と、温度取得部１２２と、第１推定部１２３と、第２推定部１２４と、ロス補正部１３３と、温度補正部１３４とを更に有する。
ロス算出部１２１は、スイッチ３１の端子間に印加された電圧と、スイッチ３１に流れた電流と、スイッチ３１のオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチ３１における電力ロスを算出する。以下、ロス算出部１２１による電力ロスの算出結果を「ロス算出値Ｐｊ」という。
ロス算出部１２１は、電圧センサ１５により検出された直流母線電圧Ｖｐｎ（一次側ラインの電圧）と、電流センサ１４により検出されたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗ（二次側ラインの電流）と、スイッチ３１のオン・オフタイミングとに基づいて、ロスを算出してもよい。この場合、ロス算出部１２１は、電圧センサ１５により検出された直流母線電圧Ｖｐｎ及び電流センサ１４により検出されたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを、スイッチ３１の端子間に印加された電圧及びスイッチ３１に流れた電流に換算することとなる。
ロス算出部１２１は、スイッチ３１のオン・オフタイミングに関する情報をＰＷＭ制御部１１４から取得する。例えばロス算出部１２１は、スイッチ３１のオン・オフタイミングに関する情報として、キャリア周期に対するスイッチ３１のオン期間の比率をＰＷＭ制御部１１４から取得する。温度取得部１２２は、センサ位置Ｐ２７の温度の検出結果として、温度センサ２７による温度検出値Ｔｔを取得する。
第１推定部１２３は、ロス算出部１２１による電力ロスの算出結果（ロス算出値Ｐｊ）に基づいて、所定の推定対象の第１推定値を算出する。推定対象は、例えばセンサ位置Ｐ２７の温度と周辺環境温度との温度差である。周辺環境温度は、スイッチングモジュール２０が配置される環境の温度である。周辺環境温度の具体例としては、モータ９１及び電力変換回路１０を冷却するためのクーラントの温度が挙げられる。例えば第１推定部１２３は、各スイッチ位置Ｐ３１とセンサ位置Ｐ２７との間の熱抵抗と、各スイッチ３１のロス算出値Ｐｊとに基づいて、センサ位置Ｐ２７の温度と周辺環境温度との温度差の第１推定値＾Ｔｔｗを算出する。
第２推定部１２４は、温度検出値Ｔｔに基づいて、上記推定対象の第２推定値を算出する。例えば第２推定部１２４は、温度検出値Ｔｔと周辺環境温度とに基づいて、センサ位置Ｐ２７の温度と周辺環境温度との温度差の第２推定値Ｔｔｗを算出する。第２推定部１２４は、周辺環境温度の検出値を第２推定値Ｔｔｗの算出に用いてもよいし、周辺環境温度の推定値を第２推定値Ｔｔｗの算出に用いてもよい。例えば第２推定部１２４は、後述の環境温度推定部１４８が推定した周辺環境温度＾Ｔｗを取得し、温度検出値Ｔｔと周辺環境温度＾Ｔｗとに基づいて第２推定値Ｔｔｗを算出する。
ロス補正部１３３は、温度検出値Ｔｔに基づいてロス算出値Ｐｊを補正する。例えばロス補正部１３３は、第１推定部１２３による第１推定値＾Ｔｔｗを、第２推定部１２４による第２推定値Ｔｔｗに近付けるようにロス算出値Ｐｊを補正する。温度補正部１３４は、ロス算出値Ｐｊに基づいて温度検出値Ｔｔを補正する。例えば温度補正部１３４は、第２推定部１２４による第２推定値Ｔｔｗを、第１推定部１２３による第１推定値＾Ｔｔｗに近付けるように温度検出値Ｔｔを補正する。
このように、ロス補正部１３３が第１推定値＾Ｔｔｗを第２推定値Ｔｔｗに近付けるようにロス算出値Ｐｊを補正し、温度補正部１３４が第２推定値Ｔｔｗを第１推定値＾Ｔｔｗに近付けるように温度検出値Ｔｔを補正することによって、第１推定値＾Ｔｔｗと第２推定値Ｔｔｗとが同一の値に収束する。同一の推定対象に対する第１推定値＾Ｔｔｗと第２推定値Ｔｔｗとが同一の値に収束することによって、ロス算出値Ｐｊと温度検出値Ｔｔとが適切に修正されることとなる。
温度推定部１１６は、ロス補正部１３３により補正されたロス算出値Ｐｊと、温度補正部１３４により補正された温度検出値Ｔｔとに基づいて、スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定する。例えば温度推定部１１６は、スイッチ位置Ｐ３１とセンサ位置Ｐ２７との間の熱抵抗と、ロス補正部１３３により補正されたロス算出値Ｐｊとに基づいて、各スイッチ位置Ｐ３１の温度とセンサ位置Ｐ２７の温度との温度差（以下、「モジュール内温度差」という。）を算出する。温度推定部１１６は、モジュール内温度差と、温度補正部１３４により補正された温度検出値Ｔｔとに基づいて、各スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定する。
制御回路１００は、第１推定値＾Ｔｔｗの補正量と、第２推定値Ｔｔｗの補正量との割合を、第１推定値＾Ｔｔｗのばらつきの大きさと、第２推定値Ｔｔｗのばらつきの大きさとに基づいて調節するように構成されていてもよい。例えば制御回路１００は、第１推定値＾Ｔｔｗのばらつきの大きさに対する第２推定値Ｔｔｗのばらつきの大きさの比率が大きくなるのに応じて、第１推定値＾Ｔｔｗの補正量を小さくし、第２推定値Ｔｔｗの補正量を大きくするように構成されていてもよい。第１推定値＾Ｔｔｗ及び第２推定値Ｔｔｗのうちばらつきの大きい方（信頼性の低い方）が大きく補正されることによって、ロス算出値Ｐｊと温度検出値Ｔｔとがより適切に補正される。
例えば制御回路１００は、ばらつき記憶部１２６を更に備える。ばらつき記憶部１２６は、所定条件下における第１推定値＾Ｔｔｗのばらつきを表す第１ばらつき評価値と、所定条件下における第２推定値Ｔｔｗのばらつきを表す第２ばらつき評価値とを記憶する。所定条件の具体例としては、周辺環境温度が所定値に保たれ、直流母線電圧Ｖｐｎが所定値に保たれ、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗの振幅及び周波数が所定値に保たれていること等が挙げられる。第１ばらつき評価値の具体例としては、上記所定条件下における第１推定値＾Ｔｔｗの標準偏差が挙げられる。第２ばらつき評価値の具体例としては、上記所定条件下における第２推定値Ｔｔｗの標準偏差が挙げられる。第１ばらつき評価値及び第２ばらつき評価値は、実機試験により取得されたデータに基づき予め算出されている。
ロス補正部１３３は、第１推定値＾Ｔｔｗと第２推定値Ｔｔｗとの差のうち第１ばらつき評価値に対応する成分を縮小するようにロス算出値Ｐｊを補正する。温度補正部１３４は、第１推定値＾Ｔｔｗと第２推定値Ｔｔｗとの差のうち第２ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように温度検出値Ｔｔを補正する。例えば制御回路１００は、目標値算出部１２５と、ロス補正係数算出部１３１と、温度補正係数算出部１３２とを更に備える。
目標値算出部１２５は、第１推定値＾Ｔｔｗと、第２推定値Ｔｔｗと、第１ばらつき評価値と、第２ばらつき評価値とに基づいて温度目標値Ｔｒｅｆを算出する。温度目標値Ｔｒｅｆは、第１推定値＾Ｔｔｗ及び第２推定値Ｔｔｗの共通の収束目標値である。例えば目標値算出部１２５は、次式により温度目標値Ｔｒｅｆを算出する。
Ｔｒｅｆ＝＾Ｔｔｗ・Ｋ２／（Ｋ１＋Ｋ２）＋Ｔｔｗ・Ｋ１（Ｋ１＋Ｋ２）・・・（１）
Ｋ１：第１ばらつき評価値
Ｋ２：第２ばらつき評価値
ロス補正係数算出部１３１は、第１推定値＾Ｔｔｗを温度目標値Ｔｒｅｆに収束させるようにロス補正係数Ｋｃｐを算出する。ロス補正係数Ｋｃｐは、ロス算出値Ｐｊに対する補正係数である。ロス補正部１３３は、ロス算出値Ｐｊにロス補正係数Ｋｃｐを乗算することでロス算出値Ｐｊを補正する。補正後のロス算出値Ｐｊに基づく第１推定値＾Ｔｔｗは、温度目標値Ｔｒｅｆに収束する。
温度補正係数算出部１３２は、第２推定値Ｔｔｗを温度目標値Ｔｒｅｆに収束させるように温度補正係数Ｋｃｔを算出する。温度補正係数Ｋｃｔは、温度の検出結果に対する補正係数である。温度補正部１３４は、温度検出値Ｔｔに温度補正係数Ｋｃｔを乗算することで温度検出値Ｔｔを補正する。補正後の温度検出値Ｔｔに基づく第２推定値Ｔｔｗは、温度目標値Ｔｒｅｆに収束する。
図４は、ロス補正係数算出部１３１及び温度補正係数算出部１３２が実行する処理を例示するブロック線図である。ロス補正係数算出部１３１は、加え合わせ点１５１において、温度目標値Ｔｒｅｆと第１推定値＾Ｔｔｗとの偏差を算出し、当該偏差に比例・積分を表す伝達関数１５２を乗算して補正率を算出し、当該補正率と１とを加え合わせ点１５３において加算してロス補正係数Ｋｃｐを算出する。更に、ロス補正係数算出部１３１は、かけ合わせ点１５４においてロス補正係数Ｋｃｐを第１推定値＾Ｔｔｗに乗算し、第１推定値＾Ｔｔｗを補正する。ロス補正係数算出部１３１は、加え合わせ点１５１において算出される偏差が所定の閾値を下回るまで以上の処理を繰り返すことで、第１推定値＾Ｔｔｗを温度目標値Ｔｒｅｆに収束させるロス補正係数Ｋｃｐを算出する。
温度補正係数算出部１３２は、加え合わせ点１６１において、温度目標値Ｔｒｅｆと第２推定値Ｔｔｗとの偏差を算出し、当該偏差に比例・積分を表す伝達関数１６２を乗算して補正率を算出し、当該補正率と１とを加え合わせ点１６３において加算して温度補正係数Ｋｃｔを算出する。更に、温度補正係数算出部１３２は、かけ合わせ点１６４において温度補正係数Ｋｃｔを第２推定値Ｔｔｗに乗算し、第２推定値Ｔｔｗを補正する。温度補正係数算出部１３２は、加え合わせ点１６１において算出される偏差が所定の閾値を下回るまで以上の処理を繰り返すことで、第２推定値Ｔｔｗを温度目標値Ｔｒｅｆに収束させる温度補正係数Ｋｃｔを算出する。
制御回路１００は、ロス補正部１３３によるロス算出値Ｐｊの補正と、温度補正部１３４による温度検出値Ｔｔの補正とに先立って、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分を第２推定値Ｔｔｗの変動成分に近付けるようにロス算出値Ｐｊを補正することと、第２推定値Ｔｔｗの変動成分を第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分に近付けるように温度検出値Ｔｔを補正することと、を更に実行するように構成されていてもよい。例えば制御回路１００は、図５に示すように、ロス予備補正部１４６と、温度予備補正部１４７とを更に有する。
ロス予備補正部１４６は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分を温度検出値Ｔｔの変動成分に近付けるようにロス算出値Ｐｊを補正する。温度予備補正部１４７は、温度検出値Ｔｔの変動成分を第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分に近付けるように温度検出値Ｔｔを補正する。
このように、ロス予備補正部１４６が第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分を第２推定値Ｔｔｗの変動成分に近付けるようにロス算出値Ｐｊを補正し、温度予備補正部１４７が第２推定値Ｔｔｗの変動成分を第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分に近付けるように温度検出値Ｔｔを補正することによって、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分と第２推定値Ｔｔｗの変動成分とが同一の値に収束する。同一の推定対象に対する第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分と第２推定値Ｔｔｗの変動成分とが同一の値に収束することによって、ロス算出値Ｐｊと温度検出値Ｔｔとが適切に修正されることとなる。
第１推定部１２３は、ロス予備補正部１４６により補正されたロス算出値Ｐｊに基づいて第１推定値＾Ｔｔｗを算出する。以下、この第１推定値＾Ｔｔｗを「ゲイン補正後の第１推定値＾Ｔｔｗ」という。第２推定部１２４は、温度予備補正部１４７により補正された温度検出値Ｔｔに基づいて第２推定値Ｔｔｗを算出する。以下、この第２推定値Ｔｔｗを「ゲイン補正後の第２推定値Ｔｔｗ」という。上記目標値算出部１２５は、ゲイン補正後の第１推定値＾Ｔｔｗと、ゲイン補正後の第２推定値Ｔｔｗとに基づいて温度目標値Ｔｒｅｆを算出する。
制御回路１００は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分の補正量と、第２推定値Ｔｔｗの変動成分の補正量との割合を、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分のばらつきの大きさと、第２推定値Ｔｔｗの変動成分のばらつきの大きさとに基づいて調節するように構成されていてもよい。例えば制御回路１００は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分のばらつきの大きさに対する第２推定値Ｔｔｗの変動成分のばらつきの大きさの比率が大きくなるのに応じて、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分の補正量を小さくし、第２推定値Ｔｔｗの変動成分の補正量を大きくするように構成されていてもよい。第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分及び第２推定値Ｔｔｗの変動成分のうちばらつきの大きい方（信頼性の低い方）が大きく補正されることによって、ロス算出値Ｐｊと温度検出値Ｔｔとがより適切に補正される。
例えば制御回路１００は、変動成分算出部１４１と、振幅ばらつき記憶部１４３とを更に有する。変動成分算出部１４１は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分と第２推定値Ｔｔｗの変動成分との差を算出する。周辺環境温度が一定値である場合、第２推定値Ｔｔｗの変動成分は温度検出値Ｔｔの変動成分と同等である。そこで変動成分算出部１４１は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分と第２推定値Ｔｔｗの変動成分との差として、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分と温度検出値Ｔｔの変動成分との差を算出してもよい。例えば、変動成分算出部１４１は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分と温度検出値Ｔｔの変動成分との差として、第１推定値＾Ｔｔｗと温度検出値Ｔｔとの差の変動成分を算出する。変動成分算出部１４１による差の変動成分の算出処理については別途例示する。
振幅ばらつき記憶部１４３は、所定条件下における第１推定値＾Ｔｔｗの振幅のばらつきを表す第１振幅ばらつき評価値と、所定条件下における第２推定値Ｔｔｗの振幅のばらつきを表す第２振幅ばらつき評価値とを記憶する。所定条件の具体例としては、周辺環境温度が所定値に保たれ、直流母線電圧Ｖｐｎが所定値に保たれ、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗの振幅及び周波数が所定値に保たれていること等が挙げられる。第１振幅ばらつき評価値の具体例としては、上記所定条件下における第１推定値＾Ｔｔｗの振幅の標準偏差が挙げられる。第２振幅ばらつき評価値の具体例としては、上記所定条件下における第２推定値Ｔｔｗの振幅の標準偏差が挙げられる。第１振幅ばらつき評価値及び第２振幅ばらつき評価値は、実機試験により取得されたデータに基づき予め算出されている。
ロス予備補正部１４６は、変動成分算出部１４１により算出された差の変動成分のうち第１振幅ばらつき評価値に対応する成分を縮小するようにロス算出値Ｐｊを補正する。温度予備補正部１４７は、変動成分算出部１４１により算出された差の変動成分のうち第２振幅ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように温度検出値Ｔｔを補正する。例えば制御回路１００は、補正ゲイン算出部１４２と、ロスゲイン算出部１４４と、温度ゲイン算出部１４５とを更に有する。
補正ゲイン算出部１４２は、差の変動成分に基づいて、差の変動成分を縮小するための補正ゲインＧ０を算出する。補正ゲイン算出部１４２は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分が第２推定値Ｔｔｗの変動成分よりも大きい場合には正の値となり、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分が第２推定値Ｔｔｗの変動成分よりも小さい場合には負の値となるように補正ゲインＧ０を算出する。補正ゲイン算出部１４２による補正ゲインＧ０の算出処理については別途例示する。
ロスゲイン算出部１４４は、第１振幅ばらつき評価値と、第２振幅ばらつき評価値と、補正ゲインＧ０とに基づいて、ロス算出値Ｐｊを補正するためのロスゲインＧ１を算出する。例えばロスゲイン算出部１４４は、次式によりロスゲインＧ１を算出する。
Ｇ１＝１－（Ｋ１１２／（Ｋ１１２＋Ｋ１２２）１／２）・Ｇ０・・・（２）
Ｋ１１：第１振幅ばらつき評価値
Ｋ１２：第２振幅ばらつき評価値
温度ゲイン算出部１４５は、第１振幅ばらつき評価値と、第２振幅ばらつき評価値と、補正ゲインＧ０とに基づいて、温度検出値Ｔｔを補正するための温度ゲインＧ２を算出する。例えば温度ゲイン算出部１４５は、次式により温度ゲインＧ２を算出する。
Ｇ２＝１＋（Ｋ１２２／（Ｋ１１２＋Ｋ１２２）１／２）・Ｇ０・・・（３）
ロス予備補正部１４６は、ロス算出値ＰｊにロスゲインＧ１を乗算することでロス算出値Ｐｊを補正する。温度ゲイン算出部１４５は、温度検出値Ｔｔに温度ゲインＧ２を乗算することで温度検出値Ｔｔを補正する。
上述したように、補正ゲインＧ０は、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分が第２推定値Ｔｔｗの変動成分よりも大きい場合には正の値となり、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分が第２推定値Ｔｔｗの変動成分よりも小さい場合には負の値となる。このため、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分が第２推定値Ｔｔｗの変動成分よりも大きい場合には、ロスゲインＧ１は１よりも小さい値となり、温度ゲインＧ２は１よりも大きい値となる。ロス算出値Ｐｊに対するロスゲインＧ１の乗算によって第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分は第２推定値Ｔｔｗの変動成分に向かって縮小される。温度検出値Ｔｔに対する温度ゲインＧ２の乗算によって第２推定値Ｔｔｗの変動成分は第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分に向かって拡大される。これにより、上記差の変動成分が縮小される。
第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分が第２推定値Ｔｔｗの変動成分よりも小さい場合には、ロスゲインＧ１は１よりも大きい値となり、温度ゲインＧ２は１よりも小さい値となる。ロス算出値Ｐｊに対するロスゲインＧ１の乗算によって第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分は第２推定値Ｔｔｗの変動成分に向かって拡大される。温度検出値Ｔｔに対する温度ゲインＧ２の乗算によって第２推定値Ｔｔｗの変動成分は第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分に向かって縮小される。これにより、上記差の変動成分が縮小される。
ロス算出値Ｐｊに対するロスゲインＧ１の乗算による、第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分の縮小率又は拡大率は、第１振幅ばらつき評価値Ｋ１１の大きさに応じて定まる。温度検出値Ｔｔに対する温度ゲインＧ２の乗算による第２推定値Ｔｔｗの変動成分の拡大率又は縮小率は、第２振幅ばらつき評価値Ｋ１２の大きさに応じて定まる。このため、ロス算出値Ｐｊに対するロスゲインＧ１の乗算によって、ロス予備補正部１４６は、差の変動成分のうち第１振幅ばらつき評価値Ｋ１１に対応する成分を縮小するようにロス算出値Ｐｊを補正することとなる。温度検出値Ｔｔに対する温度ゲインＧ２の乗算によって、温度予備補正部１４７は、差の変動成分のうち第２振幅ばらつき評価値Ｋ１２に対応する成分を縮小するように温度検出値Ｔｔを補正することとなる。
ロス予備補正部１４６によりロス算出値Ｐｊを補正し、温度予備補正部１４７により温度検出値Ｔｔを補正した後、制御回路１００は、差の変動成分が所定の閾値を下回るまで、変動成分算出部１４１による差の変動成分の算出と、ロス予備補正部１４６によるロス算出値Ｐｊの補正及び温度予備補正部１４７による温度検出値Ｔｔの補正とを繰り返すように構成されていてもよい。この場合、差の変動成分が上記閾値を下回った後のロス算出値Ｐｊに基づき第１推定部１２３が算出する第１推定値＾Ｔｔｗが、上記ゲイン補正後の第１推定値＾Ｔｔｗとなる。また、差の変動成分が上記閾値を下回った後の温度検出値Ｔｔに基づき第２推定部１２４が算出する第２推定値Ｔｔｗが、上記ゲイン補正後の第２推定値Ｔｔｗとなる。
制御回路１００は、環境温度推定部１４８を更に有してもよい。環境温度推定部１４８は、ロス予備補正部１４６により補正されたロス算出値Ｐｊと、温度予備補正部１４７により補正された温度検出値Ｔｔとに基づいて、周辺環境温度を推定する。例えば環境温度推定部１４８は、ゲイン補正後の第１推定値＾Ｔｔｗと、温度検出値Ｔｔとの差に基づいて、周辺環境温度＾Ｔｗを推定する。第２推定部１２４は、温度予備補正部１４７により補正された温度検出値Ｔｔと、環境温度推定部１４８により推定された周辺環境温度＾Ｔｗとに基づいて、上記ゲイン補正後の第２推定値Ｔｔｗを算出する。
図６は、変動成分算出部１４１による差の変動成分の算出処理と、補正ゲイン算出部１４２による補正ゲインＧ０の算出処理とを示すブロック線図である。変動成分算出部１４１は、加え合わせ点１７１において、第１推定値＾Ｔｔｗと、温度検出値Ｔｔとの偏差を算出し、当該偏差にハイパス型のフィルタリングを表す伝達関数１７２を乗算して上記差の変動成分を算出する。
補正ゲイン算出部１４２は、ハイパス型のフィルタリングを表す伝達関数１７３を第１推定値＾Ｔｔｗに乗算して第１推定値＾Ｔｔｗの変動成分を算出し、かけ合わせ点１７４において、差の変動成分に第１推定値＾Ｔｔｗを乗算する。これにより、第１推定値＾Ｔｔｗが第２推定値Ｔｔｗよりも大きい場合には正の値となり、第１推定値＾Ｔｔｗが第２推定値Ｔｔｗよりも小さい場合には負の値となる仮補正ゲインが算出される。補正ゲイン算出部１４２は、比例・積分を表す伝達関数１７５を上記仮補正ゲインに算出して補正ゲインＧ０を算出する。環境温度推定部１４８は、加え合わせ点１７１において変動成分算出部１４１が算出した偏差に基づいて上記周辺環境温度＾Ｔｗを算出する。
以上、制御回路１００の機能上の構成を例示したが、各機能ブロックは制御回路１００の構成要素であるため、各機能ブロックが実行する処理内容は、制御回路１００が実行する処理内容に相当する。
図７は、制御回路１００のハードウェア構成を例示する模式図である。図７に示すように、制御回路１００は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４と、スイッチング制御回路１９５とを含む。ストレージ１９３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１９３は、スイッチ３１の端子間に印加された電圧と、スイッチ３１に流れた電流と、スイッチ３１のオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチ３１における電力ロスを算出することと、センサ位置Ｐ２７の温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果を補正することと、電力ロスの算出結果に基づいてセンサ位置Ｐ２７の温度の検出結果を補正することと、補正された電力ロスの算出結果と、補正されたセンサ位置Ｐ２７の温度の検出結果とに基づいて、スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定することと、を含む温度推定方法を制御回路１００に実行させるためのプログラムを記憶している。例えばストレージ１９３は、上述した各機能ブロックを制御回路１００に構成させるためのプログラムを記憶している。
メモリ１９２は、ストレージ１９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路１００の各機能ブロックを構成する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に基づいて、電流センサ１４、電圧センサ１５、温度センサ２７及びスイッチ３１との間で情報の入出力を行う。スイッチング制御回路１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、スイッチングモジュール２０に、スイッチ３１のオン・オフを切り替えるための駆動信号を出力する。
なお、制御回路１００は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば制御回路１００は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。
〔電力変換手順〕
続いて、電力変換方法の一例として、制御回路１００が実行する電力変換回路１０の制御手順を例示する。この手順は、スイッチ３１の端子間に印加された電圧と、スイッチ３１に流れた電流と、スイッチ３１のオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチ３１における電力ロスを算出することと、センサ位置Ｐ２７の温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果を補正することと、電力ロスの算出結果に基づいてセンサ位置Ｐ２７の温度の検出結果を補正することと、補正された電力ロスの算出結果と、補正されたセンサ位置Ｐ２７の温度の検出結果とに基づいて、スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定することと、を含む温度推定方法を含む。以下、制御手順を詳細に例示する。
図８に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５を実行する。ステップＳ０１では、電流指令生成部１１１が、トルク指令Ｔ＊に基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を算出する。ステップＳ０２では、電流情報取得部１１５が、電流センサ１４による検出結果を取得し、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。ステップＳ０３では、電圧指令生成部１１２が、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸電流Ｉｄとの偏差を縮小し、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑとの偏差を縮小するように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊、ｄ軸電流Ｉｄ、及びｑ軸電流Ｉｑに基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を算出する。
ステップＳ０４では、温度推定部１１６が、スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定する。ステップＳ０４の具体的手順については後述する。ステップＳ０５では、スイッチ位置Ｐ３１の温度が所定の閾値を超えているか否かを出力抑制部１１７が確認する。
ステップＳ０５においてスイッチ位置Ｐ３１の温度が閾値を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、出力抑制部１１７が、ＰＷＭ制御部１１４により駆動電力を抑制させるための処理を行う。例えば出力抑制部１１７は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を縮小させる。
次に、制御回路１００は、ステップＳ０７を実行する。ステップＳ０５においてスイッチ位置Ｐ３１の温度が閾値を超えていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ０６を実行することなくステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、座標変換部１１３が、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊に対し、ｄｑ座標系からαβ座標系への座標変換と、２相から３相への変換とを施してＵ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊及びＷ相電圧指令Ｖｗ＊を算出する。ステップＳ０８では、ＰＷＭ制御部１１４が、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令Ｖｗ＊に従った駆動電圧をモータ９１に印加するように、スイッチングモジュールの複数のスイッチ３１のオン・オフを切り替える。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。以後、上述した制御手順が繰り返される。
図９は、ステップＳ０４における温度推定手順を例示するフローチャートである。図９に示すように、制御回路１００は、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７を順に実行する。ステップＳ１１では、ロス算出部１２１が、電圧センサ１５により検出された直流母線電圧Ｖｐｎを取得する。ステップＳ１２では、ロス算出部１２１が、スイッチ３１のオン・オフタイミングに関する情報をＰＷＭ制御部１１４から取得する。ステップＳ１３では、ロス算出部１２１が、ステップＳ１１で取得された直流母線電圧Ｖｐｎと、ステップＳ０２で取得されたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗと、ステップＳ１２で取得されたスイッチ３１のオン・オフタイミングとに基づいて、ロス算出値Ｐｊを算出する。ステップＳ１４では、温度取得部１２２が、温度センサ２７による温度検出値Ｔｔを取得する。
ステップＳ１５では、ロス予備補正部１４６がロス算出値Ｐｊの予備補正を行い、温度予備補正部１４７が温度検出値Ｔｔの予備補正を行う。ステップＳ１５の具体的な内容については後述する。ステップＳ１６では、ロス補正部１３３がロス算出値Ｐｊの補正を行い、温度補正部１３４が温度検出値Ｔｔの補正を行う。ステップＳ１６の具体的な内容については後述する。ステップＳ１７では、温度推定部１１６が、ロス補正部１３３により補正されたロス算出値Ｐｊと、温度補正部１３４により補正された温度検出値Ｔｔとに基づいてスイッチ位置Ｐ３１の温度を推定する。以上で温度推定手順が完了する。
図１０は、ステップＳ１５における予備補正手順を例示するフローチャートである。図１０に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を実行する。ステップＳ２１では、第１推定部１２３が、ロス算出部１２１により算出されたロス算出値Ｐｊに基づいて、第１推定値＾Ｔｔｗを算出する。ステップＳ２２では、変動成分算出部１４１が、ステップＳ２１で算出された第１推定値＾Ｔｔｗと、ステップＳ１４で取得された温度検出値Ｔｔとに基づいて、上記差の変動成分を算出する。ステップＳ２３では、差の変動成分が所定の閾値を下回っているか否かを補正ゲイン算出部１４２が確認する。
ステップＳ２３において差の変動成分が閾値を下回っていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８を実行する。ステップＳ２４では、補正ゲイン算出部１４２が、ステップＳ２２で算出された差の変動成分に基づいて、差の変動成分を縮小するための補正ゲインＧ０を算出する。ステップＳ２５では、ロスゲイン算出部１４４が、第１振幅ばらつき評価値と、第２振幅ばらつき評価値と、補正ゲインＧ０とに基づいて、ロス算出値Ｐｊを補正するためのロスゲインＧ１を算出する。ステップＳ２６では、温度ゲイン算出部１４５が、第１振幅ばらつき評価値と、第２振幅ばらつき評価値と、補正ゲインＧ０とに基づいて、温度検出値Ｔｔを補正するための温度ゲインＧ２を算出する。
ステップＳ２７では、ロス予備補正部１４６が、ロス算出値ＰｊにロスゲインＧ１を乗算することでロス算出値Ｐｊを補正する。ステップＳ２８では、温度予備補正部１４７が、温度検出値Ｔｔに温度ゲインＧ２を乗算することで温度検出値Ｔｔを補正する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ２１に戻す。以後、ステップＳ２３において差の変動成分が所定の閾値を下回ったと判定されるまでは、ロス算出値Ｐｊ及び温度検出値Ｔｔの予備補正が繰り返される。ステップＳ２３において差の変動成分が閾値を下回ったと判定した場合、ロス算出値Ｐｊ及び温度検出値Ｔｔの予備補正が完了する。
図１１は、ステップＳ１６における補正手順を例示するフローチャートである。
制御回路１００は、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７を順に実行する。ステップＳ３１では、環境温度推定部１４８が、ロス予備補正部１４６により補正されたロス算出値Ｐｊと、温度予備補正部１４７により補正された温度検出値Ｔｔとに基づいて、周辺環境温度＾Ｔｗを推定する。ステップＳ３２では、第２推定部１２４が、温度予備補正部１４７により補正された温度検出値Ｔｔと、環境温度推定部１４８により推定された周辺環境温度＾Ｔｗとに基づいて第２推定値Ｔｔｗを算出する。ステップＳ３３では、目標値算出部１２５が、ステップＳ２１で算出された第１推定値＾Ｔｔｗと、ステップＳ３２で算出された第２推定値Ｔｔｗとに基づいて温度目標値Ｔｒｅｆを算出する。
ステップＳ３４では、ロス補正係数算出部１３１が、第１推定値＾Ｔｔｗを温度目標値Ｔｒｅｆに収束させるようにロス補正係数Ｋｃｐを算出する。ステップＳ３４の具体的な内容については後述する。ステップＳ３５では、温度補正係数算出部１３２が、第２推定値Ｔｔｗを温度目標値Ｔｒｅｆに収束させるように温度補正係数Ｋｃｔを算出する。ステップＳ３５の具体的な内容については後述する。ステップＳ３６では、ロス補正部１３３が、ロス算出値Ｐｊにロス補正係数Ｋｃｐを乗算することでロス算出値Ｐｊを補正する。ステップＳ３７では、温度補正部１３４が、温度検出値Ｔｔに温度補正係数Ｋｃｔを乗算することで温度検出値Ｔｔを補正する。以上でロス算出値Ｐｊ及び温度検出値Ｔｔの補正手順が完了する。
図１２は、ステップＳ３４におけるロス補正係数の算出手順を例示するフローチャートである。制御回路１００は、まずステップＳ４１，Ｓ４２を実行する。ステップＳ４１では、ロス補正係数算出部１３１が、温度目標値Ｔｒｅｆと第１推定値＾Ｔｔｗとの偏差を算出する。ステップＳ４２では、温度目標値Ｔｒｅｆと第１推定値＾Ｔｔｗとの偏差が所定の閾値を下回っているか否かを、ロス補正係数算出部１３１が確認する。
ステップＳ４２において温度目標値Ｔｒｅｆと第１推定値＾Ｔｔｗとの偏差が閾値を下回っていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ４３，Ｓ４４を実行する。ステップＳ４３では、ロス補正係数算出部１３１が、温度目標値Ｔｒｅｆと第１推定値＾Ｔｔｗとの偏差に比例・積分を施して補正率を算出し、当該補正率と１とを加え合わせてロス補正係数Ｋｃｐを算出する。ステップＳ４４では、ロス補正係数算出部１３１が、ロス補正係数Ｋｃｐを第１推定値＾Ｔｔｗに乗算することで第１推定値＾Ｔｔｗを補正する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ４１に戻す。以後、温度目標値Ｔｒｅｆと第１推定値＾Ｔｔｗとの偏差が閾値を下回るまで、ロス補正係数Ｋｃｐの算出と第１推定値＾Ｔｔｗの補正とが繰り返される。ステップＳ４２において温度目標値Ｔｒｅｆと第１推定値＾Ｔｔｗとの偏差が所定の閾値を下回っていると判定した場合、ロス補正係数Ｋｃｐの算出が完了する。
図１３は、ステップＳ３５における温度補正係数の算出手順を例示するフローチャートである。制御回路１００は、まずステップＳ５１，Ｓ５２を実行する。ステップＳ５１では、温度補正係数算出部１３２が、温度目標値Ｔｒｅｆと第２推定値Ｔｔｗとの偏差を算出する。ステップＳ５２では、温度目標値Ｔｒｅｆと第２推定値Ｔｔｗとの偏差が所定の閾値を下回っているか否かを、温度補正係数算出部１３２が確認する。
ステップＳ５２において温度目標値Ｔｒｅｆと第２推定値Ｔｔｗとの偏差が閾値を下回っていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ５３，Ｓ５４を実行する。ステップＳ５３では、温度補正係数算出部１３２が、温度目標値Ｔｒｅｆと第２推定値Ｔｔｗとの偏差に比例・積分を施して補正率を算出し、当該補正率と１とを加え合わせて温度補正係数Ｋｃｔを算出する。ステップＳ５４では、温度補正係数算出部１３２が、温度補正係数Ｋｃｔを第２推定値Ｔｔｗに乗算することで第２推定値Ｔｔｗを補正する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ５１に戻す。以後、温度目標値Ｔｒｅｆと第２推定値Ｔｔｗとの偏差が閾値を下回るまで、温度補正係数Ｋｃｔの算出と第２推定値Ｔｔｗの補正とが繰り返される。ステップＳ５２において温度目標値Ｔｒｅｆと第２推定値Ｔｔｗとの偏差が所定の閾値を下回っていると判定した場合、温度補正係数Ｋｃｔの算出が完了する。
〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置１は、センサ位置Ｐ２７の温度を検出する温度センサ２７と、センサ位置Ｐ２７から離れたスイッチ位置Ｐ３１において正極ライン１６Ｐ、負極ライン１６Ｎと出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗとの間のオン・オフを切り替えるスイッチ３１と、を有する電力変換回路１０と、スイッチ３１の端子間に印加された電圧と、スイッチ３１に流れた電流と、スイッチ３１のオン・オフタイミングとに基づいて、スイッチ３１における電力ロスを算出するロス算出部１２１と、センサ位置Ｐ２７の温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果を補正するロス補正部１３３と、電力ロスの算出結果に基づいて温度の検出結果を補正する温度補正部１３４と、補正された電力ロスの算出結果と、補正された温度の検出結果とに基づいて、スイッチ位置Ｐ３１の温度を推定する温度推定部１１６と、を備える。
温度の検出結果と、電力ロスの算出結果とに基づくスイッチ位置Ｐ３１の温度推定においては、温度の検出誤差と、電力ロスの算出誤差との両方が生じ得る。これに対し、本電力変換装置１によれば、温度の検出結果に基づいて電力ロスの算出結果が補正され、電力ロスの算出結果に基づいて温度の検出結果が補正され、補正された電力ロスの算出結果と、補正された温度の検出結果とに基づいてスイッチ位置Ｐ３１の温度が推定される。センサ位置Ｐ２７の温度と、スイッチ３１における電力ロスとは相関するので、電力ロスの算出結果に基づくことで温度の検出結果を適切に補正し、温度の検出結果に基づくことで電力ロスの算出結果を適切に補正することが可能である。従って、電力変換回路１０のスイッチ３１の温度をより高い精度で推定するのに有効である。なお、スイッチ位置Ｐ３１は、スイッチ３１における発熱が温度センサ２７の検出結果に影響を及ぼす距離でセンサ位置Ｐ２７から離れていてもよい。ロス算出部１２１は、正極ライン１６Ｐ、負極ライン１６Ｎの電圧及び出力ライン１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗの電流を、スイッチ３１の端子間電圧及びスイッチ３１に流れる電流に換算してもよい。
電力変換装置１は、電力ロスの算出結果に基づいて、所定の推定対象の第１推定値を算出する第１推定部１２３と、温度の検出結果に基づいて、推定対象の第２推定値を算出する第２推定部１２４と、を更に備え、ロス補正部１３３は、第１推定値を第２推定値に近付けるように電力ロスの算出結果を補正し、温度補正部１３４は、第２推定値を第１推定値に近付けるように温度の検出結果を補正してもよい。この場合、同じ推定対象に対し、電力ロスの算出結果に基づき第１推定値を算出し、温度の検出結果に基づき第２推定値を算出し、これらを比較することで、電力ロスの算出結果及び温度の検出結果を容易に補正することができる。
電力変換装置１は、所定条件下における第１推定値のばらつきを表す第１ばらつき評価値と、所定条件下における第２推定値のばらつきを表す第２ばらつき評価値とを記憶するばらつき記憶部１２６を更に備え、ロス補正部１３３は、第１推定値と第２推定値との差のうち第１ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように電力ロスの算出結果を補正し、温度補正部１３４は、第１推定値と第２推定値との差のうち第２ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように温度の検出結果を補正してもよい。この場合、第１推定値のばらつきと、第２推定値のばらつきとに基づくことで、ロス補正部１３３による電力ロスの算出結果の補正と、温度補正部１３４による温度の検出結果の補正とをより適切に組み合わせ、スイッチ位置Ｐ３１の温度の推定精度を更に向上させることができる。
推定対象は、センサ位置Ｐ２７の温度と周辺環境温度との温度差であってもよい。この場合、第１推定値及び第２推定値を容易に算出することができる。
電力変換装置１は、第１推定値の変動成分を第２推定値の変動成分に近付けるように電力ロスの算出結果を補正するロス予備補正部１４６と、第２推定値の変動成分を第１推定値の変動成分に近付けるように温度の検出結果を補正する温度予備補正部１４７と、を更に備え、第１推定部１２３は、ロス予備補正部１４６により補正された電力ロスの算出結果に基づいて第１推定値を算出し、第２推定部１２４は、温度予備補正部１４７により補正された温度の検出結果に基づいて第２推定値を算出してもよい。この場合、ロス予備補正部１４６及び温度予備補正部１４７により、主としてスイッチ位置Ｐ３１の温度推定結果のゲイン成分が補正され、ロス補正部１３３及び温度補正部１３４により、主としてスイッチ位置Ｐ３１の温度推定結果の定常成分が補正される。このように、変動成分と定常成分とを個別に補正することで、スイッチ位置Ｐ３１の温度の推定精度を更に向上させることができる。
電力変換装置１は、所定条件下における第１推定値の振幅のばらつきを表す第１振幅ばらつき評価値と、所定条件下における第２推定値の変動成分のばらつきを表す第２振幅ばらつき評価値とを記憶する振幅ばらつき記憶部１４３を更に備え、ロス予備補正部１４６は、第１推定値の変動成分と第２推定値の変動成分との差のうち第１振幅ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように電力ロスの算出結果を補正し、温度予備補正部１４７は、第１推定値の変動成分と第２推定値の変動成分との差のうち第２振幅ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように温度の検出結果を補正してもよい。この場合、第１推定値の振幅のばらつきと、第２推定値の振幅のばらつきとに基づくことで、ロス予備補正部１４６による電力ロスの算出結果の補正と、温度予備補正部１４７による温度の検出結果の補正とをより適切に組み合わせ、スイッチ位置Ｐ３１の温度の推定精度を更に向上させることができる。
電力変換装置１は、ロス予備補正部１４６により補正された電力ロスの算出結果と、温度予備補正部１４７により補正された温度の検出結果とに基づいて、周辺環境温度を推定する環境温度推定部１４８を更に備え、第２推定部１２４は、温度予備補正部１４７により補正された温度の検出結果と、環境温度推定部１４８により推定された周辺環境温度とに基づいて第２推定値を算出してもよい。この場合、周辺環境温度を推定することで、装置構成を更に簡素化することができる。
以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
１…電力変換装置、１０…電力変換回路、１６Ｐ…正極ライン（一次側ライン）、１６Ｎ…負極ライン（一次側ライン）、１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗ…出力ライン（二次側ライン）、２７…温度センサ、３１…スイッチ、１１６…温度推定部、１２１…ロス算出部、１２３…第１推定部、１２４…第２推定部、１２６…ばらつき記憶部、１３３…ロス補正部、１３４…温度補正部、１４３…振幅ばらつき記憶部、１４６…ロス予備補正部、１４７…温度予備補正部、１４８…環境温度推定部、Ｐ２７…センサ位置（第１位置）、Ｐ３１…スイッチ位置（第２位置）。

Claims (11)

  1. 第１位置の温度を検出する温度センサと、
    前記第１位置から離れた第２位置において一次側ラインと二次側ラインとの間のオン・オフを切り替えるスイッチと、を有する電力変換回路と、
    前記スイッチの端子間に印加された電圧と、前記スイッチに流れた電流と、前記スイッチのオン・オフタイミングとに基づいて、前記スイッチにおける電力ロスを算出するロス算出部と、
    前記第１位置の温度の検出結果に基づいて前記電力ロスの算出結果を補正するロス補正部と、
    前記電力ロスの算出結果に基づいて前記温度の検出結果を補正する温度補正部と、
    補正された前記電力ロスの算出結果と、補正された前記温度の検出結果とに基づいて、前記第２位置の温度を推定する温度推定部と、を備える電力変換装置。
  2. 前記第２位置は、前記スイッチにおける発熱が前記温度センサの検出結果に影響を及ぼす距離で前記第１位置から離れている、請求項１記載の電力変換装置。
  3. 前記ロス算出部は、前記一次側ラインの電圧及び前記二次側ラインの電流を、前記スイッチの端子間電圧及び前記スイッチに流れる電流に換算する、請求項１又は２記載の電力変換装置。
  4. 前記電力ロスの算出結果に基づいて、所定の推定対象の第１推定値を算出する第１推定部と、
    前記温度の検出結果に基づいて、前記推定対象の第２推定値を算出する第２推定部と、を更に備え、
    前記ロス補正部は、前記第１推定値を前記第２推定値に近付けるように前記電力ロスの算出結果を補正し、
    前記温度補正部は、前記第２推定値を前記第１推定値に近付けるように前記温度の検出結果を補正する、請求項１～３のいずれか一項記載の電力変換装置。
  5. 所定条件下における前記第１推定値のばらつきを表す第１ばらつき評価値と、所定条件下における前記第２推定値のばらつきを表す第２ばらつき評価値とを記憶するばらつき記憶部を更に備え、
    前記ロス補正部は、前記第１推定値と前記第２推定値との差のうち前記第１ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように前記電力ロスの算出結果を補正し、
    前記温度補正部は、前記第１推定値と前記第２推定値との差のうち前記第２ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように前記温度の検出結果を補正する、請求項４記載の電力変換装置。
  6. 前記推定対象は、前記第１位置の温度と周辺環境温度との温度差である、請求項４又は５記載の電力変換装置。
  7. 第１推定値の変動成分を第２推定値の変動成分に近付けるように前記電力ロスの算出結果を補正するロス予備補正部と、
    前記第２推定値の変動成分を前記第１推定値の変動成分に近付けるように前記温度の検出結果を補正する温度予備補正部と、を更に備え、
    前記第１推定部は、前記ロス予備補正部により補正された前記電力ロスの算出結果に基づいて前記第１推定値を算出し、
    前記第２推定部は、前記温度予備補正部により補正された前記温度の検出結果に基づいて前記第２推定値を算出する、請求項６記載の電力変換装置。
  8. 所定条件下における前記第１推定値の振幅のばらつきを表す第１振幅ばらつき評価値と、所定条件下における前記第２推定値の振幅のばらつきを表す第２振幅ばらつき評価値とを記憶する振幅ばらつき記憶部を更に備え、
    前記ロス予備補正部は、前記第１推定値の変動成分と前記第２推定値の変動成分との差のうち前記第１振幅ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように前記電力ロスの算出結果を補正し、
    前記温度予備補正部は、前記第１推定値の変動成分と前記第２推定値の変動成分との差のうち前記第２振幅ばらつき評価値に対応する成分を縮小するように前記温度の検出結果を補正する、請求項７記載の電力変換装置。
  9. 前記ロス予備補正部により補正された前記電力ロスの算出結果と、前記温度予備補正部により補正された前記温度の検出結果とに基づいて、前記周辺環境温度を推定する環境温度推定部を更に備え、
    前記第２推定部は、前記温度予備補正部により補正された前記温度の検出結果と、前記環境温度推定部により推定された前記周辺環境温度とに基づいて前記第２推定値を算出する、請求項８記載の電力変換装置。
  10. 第１位置の温度を検出する温度センサと、前記第１位置から離れた第２位置において一次側ラインと二次側ラインとの間のオン・オフを切り替えるスイッチと、を有する電力変換回路において、前記スイッチの端子間に印加された電圧と、前記スイッチに流れた電流と、前記スイッチのオン・オフタイミングとに基づいて、前記スイッチにおける電力ロスを算出することと、
    前記第１位置の温度の検出結果に基づいて前記電力ロスの算出結果を補正することと、
    前記電力ロスの算出結果に基づいて前記温度の検出結果を補正することと、
    補正された前記電力ロスの算出結果と、補正された前記温度の検出結果とに基づいて、前記第２位置の温度を推定することと、を含む温度推定方法。
  11. 第１位置の温度を検出する温度センサと、前記第１位置から離れた第２位置において一次側ラインと二次側ラインとの間のオン・オフを切り替えるスイッチと、を有する電力変換回路において、前記スイッチの端子間に印加された電圧と、前記スイッチに流れた電流と、前記スイッチのオン・オフタイミングとに基づいて、前記スイッチにおける電力ロスを算出することと、
    前記第１位置の温度の検出結果に基づいて前記電力ロスの算出結果を補正することと、
    前記電力ロスの算出結果に基づいて前記温度の検出結果を補正することと、
    補正された前記電力ロスの算出結果と、補正された前記温度の検出結果とに基づいて、前記第２位置の温度を推定することと、を含む温度推定方法を装置に実行させるためのプログラム。
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