WO2015170747A1 - 回転電機の磁石温度推定装置および回転電機の磁石温度推定方法 - Google Patents

回転電機の磁石温度推定装置および回転電機の磁石温度推定方法 Download PDF

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coil
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宗弘 松原
悠太 伊東
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本田技研工業株式会社
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    • G01K2205/00Application of thermometers in motors, e.g. of a vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a magnet temperature estimation device for a rotating electrical machine and a magnet temperature estimation method for the rotating electrical machine.
  • a motor control device that calculates a magnet temperature based on a stator coil temperature during motor operation, a coolant temperature, a heat generation ratio, and a heat resistance ratio (see, for example, Patent Document 1).
  • the motor control device previously obtains, as the heat resistance ratio, the ratio between the heat resistance between the coolant and the stator coil and the heat resistance between the stator coil and the permanent magnet, and generates the heat of the stator coil and the permanent magnet as the heat generation ratio. Get the ratio of fever.
  • the liquid temperature of the coolant flowing out from the inside of the motor to the outside is detected outside the motor, and the heat resistance ratio is obtained based on the result of the experiment conducted in advance. It is only. For this reason, there is a possibility that the calculation error of the magnet temperature may increase due to the flow path and the cooling state of the coolant inside the motor.
  • An aspect of the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a magnet temperature estimating device for a rotating electrical machine and a magnet temperature estimating method for the rotating electrical machine that can improve estimation accuracy of magnet temperature of the rotating electrical machine.
  • the purpose is.
  • a magnet temperature estimation device for a rotating electrical machine includes: a rotating electrical machine including a rotor having a magnet and a stator having a coil; and a refrigerant supply unit for supplying a refrigerant flowing from the stator toward the rotor And a magnet temperature calculation unit that calculates the temperature of the magnet using the temperature of the refrigerant received from the coil.
  • the magnet temperature calculation unit calculates the thermal resistance in at least a part between the refrigerant received from the coil and the magnet, and the refrigerant received from the coil
  • the heat removal amount from the magnet may be calculated using the temperature and the thermal resistance, and the temperature of the magnet may be calculated using the heat removal amount from the magnet.
  • the magnet temperature calculation unit may calculate the thermal resistance in accordance with the flow rate of the refrigerant and the number of rotations of the rotating electrical machine.
  • the heat generation amount calculation unit for calculating the heat generation amount due to the loss of the magnet is provided, and the magnet temperature calculation unit calculates the heat generation amount due to the loss of the magnet
  • the temperature of the magnet may be calculated using the heat dissipation amount from
  • a refrigerant temperature calculation unit that calculates the temperature of the refrigerant received from the coil is provided, and the refrigerant temperature calculation unit receives heat from the coil
  • the heat receiving amount of the refrigerant and the heat capacity of the refrigerant are acquired according to the flow rate of the refrigerant, and the heat receiving amount of the refrigerant received from the coil and the heat capacity of the refrigerant are used to calculate the temperature of the refrigerant received from the coil It may be calculated.
  • the cooling unit includes a cooling unit configured to cool the refrigerant, and the refrigerant temperature calculating unit sets a thermal resistance between the refrigerant received from the coil and the coil as a flow rate of the refrigerant. Accordingly, heat is received from the coil using the thermal resistance between the coil and the refrigerant received from the coil, the temperature of the coil, and the temperature of the refrigerant cooled by the cooling unit. The amount of heat received by the refrigerant may be calculated.
  • a method for estimating magnet temperature of a rotating electrical machine includes: a rotating electrical machine including a rotor having a magnet and a stator having a coil; and a refrigerant supply unit for supplying a refrigerant flowing from the stator toward the rotor
  • the method for estimating the magnet temperature of a rotating electrical machine executed by the control device, the control device includes the step of calculating the temperature of the magnet using the temperature of the refrigerant received from the coil.
  • the magnet temperature estimation device for a rotary electric machine includes a magnet temperature calculation unit that calculates the temperature of the magnet using the temperature of the refrigerant after the refrigerant flowing from the stator toward the rotor receives heat from the coil. Prepare. Therefore, the calculation accuracy of the temperature of the magnet can be improved.
  • the magnet temperature estimation apparatus of the rotary electric machine which concerns on the aspect as described in said (1) is provided with the magnet temperature calculation part using the thermal model with which the refrigerant
  • coolant which received heat from the coil, and a magnet is calculated, and the magnet temperature calculation part which calculates the heat removal amount from a magnet using this thermal resistance. May be provided. Therefore, the amount of heat released from the magnet by the refrigerant can be accurately calculated.
  • a magnet temperature calculation unit which calculates the thermal resistance of at least a part between the refrigerant and the magnet received heat from the coil according to the flow rate of the refrigerant and the rotational speed of the rotating electrical machine. May be Therefore, the thermal resistance can be accurately calculated according to the state of the refrigerant in the rotor.
  • coolant can be accurately calculated according to the state (contact state or the like) of the refrigerant received from the coil at the rotor.
  • coolant Therefore, the thermal resistance can be accurately calculated according to the state of the refrigerant in the coil.
  • a magnet temperature calculating unit that calculates the temperature of the magnet using the temperature of the refrigerant after the refrigerant flowing from the stator toward the rotor receives heat from the coil Prepare. Therefore, the calculation accuracy of the temperature of the magnet can be improved.
  • the magnet temperature estimation method of the rotary electric machine which concerns on the aspect as described in said (7) is provided with the magnet temperature calculation part using the thermal model with which the refrigerant
  • FIG. 7 is a diagram showing the mutual relationship among applied voltage, number of rotations, torque, and iron loss of a rotor yoke in a drive motor of a magnet temperature estimation device for a rotary electric machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the mutual relationship among applied voltage, number of rotations, torque, and eddy current loss of the magnet in the drive motor of the magnet temperature estimation device for the rotary electric machine according to the embodiment of the present invention. It is a figure which shows correlation with the rotation speed of the motor for electric power generation of the magnet temperature estimation apparatus of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention, and the flow volume of a refrigerant
  • the drive motor of the magnet temperature estimation apparatus of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention WHEREIN: It is a figure which shows the mutual relationship of the thermal resistance between a dripping refrigerant
  • the magnet temperature estimation device 10 for a rotating electrical machine is mounted on a vehicle 1 such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example.
  • vehicle 1 such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example.
  • the vehicle 1 is, as shown in FIG. 1, a drive motor (M) 11 (rotary electric machine), a power generation motor (G) 12, a transmission (T / M) 13, a refrigerant circulating unit 14 (refrigerant supply unit), electric power
  • M drive motor
  • G power generation motor
  • T / M transmission
  • refrigerant circulating unit 14 refrigerant supply unit
  • Each of the drive motor 11 and the power generation motor 12 is, for example, a three-phase alternating current brushless DC motor.
  • Each of the drive motor 11 and the power generation motor 12 has a rotating shaft connected to the transmission 13.
  • the rotary shaft of the power generation motor 12 is connected to a mechanical pump of a refrigerant circulating unit 14 described later.
  • the driving motor 11 includes a stator 22 having a coil 21 and a rotor 24 having a magnet 23.
  • the driving motor 11 is an inner rotor type, and includes a rotor 24 inside a cylindrical stator 22.
  • the coil 21 is, for example, a SC (segment conductor) winding or the like.
  • the coil 21 is mounted in a slot formed between the teeth of the stator core 22a.
  • the coil 21 is connected to a power conversion unit 15 described later.
  • the magnet 23 is, for example, a permanent magnet.
  • the magnet 23 is held inside the rotor yoke 24a so as not to be in direct contact with a pair of end plates 24b sandwiching the rotor yoke 24a from both sides in the axial direction of the rotary shaft 24c.
  • the power generation motor 12 has, for example, the same configuration as the drive motor 11.
  • the transmission 13 is, for example, an AT (automatic transmission).
  • the transmission 13 is connected to each of the drive motor 11 and the power generation motor 12 and the drive wheel W.
  • the transmission 13 controls power transmission between each of the drive motor 11 and the power generation motor 12 and the drive wheel W in accordance with a control signal output from a control device 17 described later.
  • the refrigerant circulating unit 14 includes a refrigerant flow path 14 a through which the refrigerant circulates, and a cooler 14 b (cooling unit) that cools the refrigerant.
  • the refrigerant circulating unit 14 uses, for example, hydraulic oil that performs lubrication, power transmission, and the like in the transmission 13 of an AT (automatic transmission).
  • the refrigerant flow passage 14 a is connected to the flow passage of the hydraulic oil inside the transmission 13 and the inside of each of the drive motor 11 and the power generation motor 12.
  • the refrigerant channel 14 a sucks the refrigerant flowing through the inside of each of the drive motor 11 and the power generation motor 12 through a discharge port (not shown) for discharging the refrigerant to each of the drive motor 11 and the power generation motor 12.
  • An inlet (not shown) is provided.
  • the discharge port of the refrigerant flow path 14 a is disposed vertically above each of the drive motor 11 and the power generation motor 12.
  • the suction port of the refrigerant flow passage 14 a is disposed in a refrigerant storage portion (not shown) provided vertically below each of the drive motor 11 and the power generation motor 12.
  • the cooler 14 b is provided with a mechanical pump provided in the refrigerant flow path 14 a and connected to the rotation shaft of the power generation motor 12.
  • the mechanical pump generates a suction force by driving the power generation motor 12, sucks the refrigerant from the suction port of the refrigerant flow path 14a, and causes the refrigerant in the refrigerant flow path 14a to flow toward the discharge port.
  • the cooler 14 b cools the refrigerant flowing in the refrigerant channel 14 a.
  • the refrigerant circulating unit 14 is configured such that the coil end of the coil 21 (outward from the slot of the stator core 22 a in the axial direction from the outlet of the refrigerant flow passage 14 a) with the operation of the mechanical pump of the cooler 14 b with respect to the driving motor 11.
  • the refrigerant is discharged toward the protruding portion).
  • the refrigerant flows vertically downward on the surface of the coil end of the coil 21 and the stator core 22a by the action of gravity.
  • the refrigerant flows vertically downward so as to be dropped from the coil end of the coil 21 or the stator core 22a to the end face plate 24b through the air gap between the stator 22 and the rotor 24 by the action of gravity.
  • the refrigerant (droplet refrigerant) dropped onto the surface of the end surface plate 24 b flows on the surface of the end surface plate 24 b toward the outside of the end surface plate 24 b by the action of centrifugal force and gravity due to the rotation of the rotor 24.
  • the dripping refrigerant flows from the outside of the end face plate 24b to the refrigerant reservoir by the action of gravity.
  • the refrigerant circulating unit 14 sucks the refrigerant stored in the refrigerant storage unit from the suction port into the refrigerant flow path 14a by suction of the mechanical pump, and cools the refrigerant by the cooler 14b.
  • coolant circulation part 14 cools the coil 21 and stator core 22a with a refrigerant
  • the refrigerant circulating unit 14 directly cools the end surface plate 24b by the dripping refrigerant and indirectly cools the rotor yoke 24a and the magnet 23 indirectly by the dripping refrigerant via the end surface plate 24b.
  • the power conversion unit 15 includes a booster 31 that boosts the output voltage of the battery 16, a second power drive unit (PDU 2) 33 that controls energization of the drive motor 11, and first power that controls energization of the power generation motor 12. And a drive unit (PDU 1) 32.
  • the booster 31 includes, for example, a DC-DC converter.
  • the booster 31 is connected between the battery 16 and the first and second power drive units 32 and 33.
  • the booster 31 generates an applied voltage to the first and second power drive units 32 and 33 by boosting the output voltage of the battery 16 in accordance with a control signal output from the control device 17 described later.
  • the booster 31 outputs an applied voltage generated by boosting the output voltage of the battery 16 to the first and second power drive units 32 and 33.
  • the first and second power drive units 32, 33 include, for example, an inverter device.
  • the first and second power drive units 32 and 33 each include, for example, a bridge circuit formed by bridge connection using a plurality of switching elements (for example, MOSFETs) as a inverter device and a smoothing capacitor.
  • the first and second power drive units 32 and 33 convert the DC output power of the booster 31 into three-phase AC power in accordance with a control signal output from the control device 17 described later.
  • the first power drive unit 32 applies a three-phase alternating current to the three-phase coil 21 so as to sequentially commutate the current to the power generation motor 12.
  • the second power drive unit 33 applies three-phase alternating current to the three-phase coil 21 so as to sequentially commutate the drive motor 11.
  • the control device 17 is configured by an electronic circuit such as a central processing unit (CPU), various storage media such as a random access memory (RAM), and a timer. Control device 17 outputs a control signal for controlling transmission 13 and power conversion unit 15.
  • the control device 17 includes the voltage sensor 41, the first current sensor 42, the second current sensor 43, the first rotation speed sensor 44, the second rotation speed sensor 45, the torque sensor 46, the refrigerant temperature sensor 47, and the coil temperature sensor 48. It is connected.
  • the voltage sensor 41 detects an applied voltage applied from the booster 31 to each of the first and second power drive units 32 and 33.
  • the first current sensor 42 detects an alternating current (phase current) flowing between the first power drive unit 32 and each coil 21 of the power generation motor 12.
  • the second current sensor 43 detects an alternating current (phase current) flowing between the second power drive unit 33 and each coil 21 of the drive motor 11.
  • the first rotation speed sensor 44 detects the rotation speed of the drive motor 11 by sequentially detecting the rotation angle of the rotation shaft of the drive motor 11.
  • the second rotation speed sensor 45 detects the rotation speed of the power generation motor 12 by sequentially detecting the rotation angle of the rotation shaft of the power generation motor 12.
  • the torque sensor 46 detects the torque of the drive motor 11.
  • the refrigerant temperature sensor 47 detects the temperature of the refrigerant (refrigerant temperature after passing through the cooler) output from the cooler 14 b in the refrigerant flow path 14 a.
  • the coil temperature sensor 48 is, for example, a thermistor, and detects the temperature (coil temperature) of the coil 21 of the drive motor 11.
  • the control device 17 includes a heat generation amount calculation unit 51, a dripping refrigerant temperature calculation unit 52, a magnet temperature calculation unit 53, a motor control unit 54, and a storage unit 55.
  • the heat generation amount calculation unit 51 calculates the heat generation amount due to the loss of each part in each of the drive motor 11 and the power generation motor 12.
  • the heat generation amount calculation unit 51 calculates, for example, the heat generation amounts of the copper loss of the three-phase coil 21, the iron loss of the rotor yoke 24a, and the eddy current loss of the magnet 23 in the drive motor 11.
  • the heat generation amount calculation unit 51 determines the three-phase phase current of the drive motor 11 detected by the second current sensor 43 and the resistance value of the three-phase coil 21 stored in the storage unit 55 in advance. The copper loss of the three-phase coil 21 is calculated.
  • the heat generation amount calculation unit 51 calculates the applied voltage detected by the voltage sensor 41, the rotation speed of the drive motor 11 detected by the first rotation speed sensor 44, and the torque of the drive motor 11 detected by the torque sensor 46.
  • Iron loss W YOKE of the rotor yoke 24 a is calculated according to As shown in FIG. 4, the heat generation amount calculation unit 51 stores in advance in the storage unit 55 data such as a map indicating the correlation between the applied voltage, the number of rotations, the torque, and the iron loss W YOKE of the rotor yoke 24 a. .
  • the heat generation amount calculation unit 51 refers to the data stored in advance in the storage unit 55 using the applied voltage, the number of rotations, and the torque detected by each of the sensors 41, 44 and 46, and the iron loss of the rotor yoke 24a. Calculate W YOKE .
  • the heat generation amount calculation unit 51 uses, for example, a map showing the correlation between torque and iron loss W YOKE with respect to combinations of a plurality of different applied voltages (Va ⁇ Vb) and rotational speeds (N1 ⁇ N2 ⁇ N3).
  • the iron loss W YOKE is calculated while performing linear interpolation or the like with respect to the applied voltage and the rotational speed.
  • the heat generation amount calculation unit 51 calculates the applied voltage detected by the voltage sensor 41, the rotation speed of the drive motor 11 detected by the first rotation speed sensor 44, and the torque of the drive motor 11 detected by the torque sensor 46. And the eddy current loss W MAG of the magnet 23 is calculated. As shown in FIG. 5, the heat generation amount calculation unit 51 stores in advance in the storage unit 55 data such as a map indicating the correlation between the applied voltage, the number of rotations, the torque, and the eddy current loss W MAG of the magnet 23. There is. The heat generation amount calculation unit 51 refers to the data stored in advance in the storage unit 55 using the applied voltage, the number of rotations, and the torque detected by each of the sensors 41, 44 and 46, and detects the eddy current of the magnet 23.
  • the heat generation amount calculation unit 51 uses, for example, a map showing the correlation between torque and eddy current loss W MAG with respect to combinations of a plurality of different applied voltages (Va ⁇ Vb) and rotational speeds (N1 ⁇ N2 ⁇ N3).
  • the eddy current loss W MAG is calculated while performing linear interpolation or the like with respect to the applied voltage and the number of rotations.
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 detects the temperature of the refrigerant after passing through the cooler detected by the refrigerant temperature sensor 47, the number of rotations of the power generation motor 12 detected by the second rotation speed sensor 45, and the coil temperature sensor 48.
  • the temperature T.sub.DATF of the dripping refrigerant is calculated in accordance with the temperature of the coil to be used.
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 acquires the flow rate of the refrigerant circulating in the refrigerant circulation unit 14 in accordance with the rotation speed of the power generation motor 12 detected by the second rotation speed sensor 45. As shown in FIG. 6, the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 stores in advance in the storage unit 55 data such as a map indicating the correlation between the number of rotations of the power generation motor 12 and the flow rate of the refrigerant. The dripping refrigerant temperature calculation unit 52 calculates the flow rate of the refrigerant with reference to the data stored in advance in the storage unit 55 using the rotation speed detected by the second rotation speed sensor 45.
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 detects the refrigerant temperature after passing through the cooler detected by the refrigerant temperature sensor 47, the coil temperature detected by the coil temperature sensor 48, and the three-phase of the dripping refrigerant according to the flow rate of the refrigerant. The amount of heat received Q co-atf from the coil 21 is calculated.
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 previously stores data such as a map indicating the mutual relationship between the thermal resistance R co-atf between the dripping refrigerant and the three-phase coil 21 and the flow rate of the refrigerant. It is stored in the section 55.
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 refers to the data stored in advance in the storage unit 55 using the calculated flow rate of the refrigerant, and the thermal resistance R co-atf between the dripping refrigerant and the three-phase coil 21 Calculate
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 uses the calculated thermal resistance R co-atf , the refrigerant temperature T atf after passing through the cooler, and the coil temperature T co as shown in the following mathematical expression (1) to obtain the heat receiving amount Q co Calculate -atf .
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 calculates the temperature T DATF of the dripping refrigerant according to the calculated heat receiving amount Q co-atf , the heat capacity of the refrigerant, and the refrigerant temperature T atf after passing through the cooler.
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 uses the calculated flow rate F atf of the refrigerant and the specific heat C of the refrigerant and the predetermined coefficient A stored in advance in the storage unit 55 as shown in the following mathematical expression (2).
  • the heat capacity C atf of is calculated.
  • the dripping refrigerant temperature calculation unit 52 calculates the temperature change ⁇ T atf of the refrigerant using the calculated heat reception amount Q co-atf and the heat capacity C atf of the refrigerant.
  • Dropping refrigerant temperature calculation unit 52 as shown in the following equation (3), by using the temperature change [Delta] T atf and refrigerant temperature T atf after cooler passage of the calculated refrigerant, it calculates the temperature T Datf dropping refrigerant.
  • the magnet temperature calculation unit 53 detects the drop refrigerant and the end according to the rotation speed of the drive motor 11 detected by the first rotation speed sensor 44 and the flow rate F atf of the refrigerant calculated by the drop refrigerant temperature calculation unit 52.
  • the thermal resistance R EP-DATF between the face plate 24 b is calculated.
  • the magnet temperature calculation unit 53 indicates the mutual relationship between the thermal resistance R EP-DATF between the dripping refrigerant and the end face plate 24 b , the flow rate F atf of the refrigerant, and the rotational speed of the driving motor 11. Data such as a map is stored in advance in the storage unit 55.
  • the magnet temperature calculation unit 53 refers to the data stored in advance in the storage unit 55 using the flow rate F atf of the refrigerant and the number of rotations of the drive motor 11 to determine the heat between the dripping refrigerant and the end plate 24b. Calculate resistance R EP-DATF .
  • the magnet temperature calculation unit 53 uses, for example, a map indicating the correlation between the rotational speed and the thermal resistance R EP-DATF with respect to the flow rates F atf (F 1 ⁇ F 2 ⁇ F 3 ⁇ F 4) of a plurality of different refrigerants.
  • the thermal resistance R EP-DATF is calculated while performing linear interpolation or the like for atf .
  • Magnet temperature calculation unit 53 calculates the thermal resistance R EP-DATF , the temperature T DATF of the dripping refrigerant calculated by dripping refrigerant temperature calculation unit 52, and the iron loss W of rotor yoke 24 a calculated by heat generation amount calculation unit 51.
  • the temperature T MAG of the magnet 23 is calculated according to the YOKE and the eddy current loss W MAG of the magnet 23.
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the previous value T EP (pre) of the temperature of the end face plate 24 b stored in the storage unit 55 and the temperature change ⁇ T EP of the end face plate 24 b. using, it calculates the temperature T EP of the end plate 24b. Magnet temperature calculating section 53, the temperature change [Delta] T EP of the end plate 24b, for example, estimated by including appropriate operations.
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the thermal resistance R EP-DATF between the calculated dripping refrigerant and the end surface plate 24 b and the temperature T EP of the end surface plate 24 b and the temperature T of the dripping refrigerant as shown in the following mathematical expression (5)
  • the amount of heat received Q EP-DATF from the end surface plate 24b of the dripping refrigerant is calculated using DATF .
  • the magnet temperature calculation unit 53 determines that the amount of heat received Q YOKE-EP from the rotor yoke 24a of the end face plate 24b is equal to the amount of heat received Q EP-DATF from the end face plate 24b of the dripping refrigerant as shown in the following formula (6). Do.
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the previous temperature value T MAG (pre) of the temperature of the magnet 23 stored in the storage unit 55, the thermal resistance R MAG-YOKE between the rotor yoke 24a and the magnet 23, and the temperature of the rotor yoke 24a. By using the estimated value T YOKE (est), the amount of heat received Q MAG-YOKE from the magnet 23 of the rotor yoke 24 a is calculated. The magnet temperature calculation unit 53 calculates the amount of heat reception Q MAG-YOKE by dividing the difference between the estimated value T YOKE (est) and the previous value T MAG (pre) by the thermal resistance R MAG-YOKE .
  • the magnet temperature calculation unit 53 stores, for example, a predetermined constant value in the storage unit 55 as the thermal resistance R MAG-YOKE between the rotor yoke 24 a and the magnet 23.
  • the magnet temperature calculation unit 53 estimates the estimated value T YOKE (est) of the temperature of the rotor yoke 24a by, for example, an appropriate calculation.
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the amount of heat received Q YOKE-EP from the rotor yoke 24a of the end face plate 24b and the amount of heat received Q MAG-YOKE from the magnet 23 of the rotor yoke 24a, as shown in the following equation (7).
  • the amount of heat received Q YOKE of the rotor yoke 24 a is calculated using the iron loss W YOKE of 24 a.
  • the magnet temperature calculation unit 53 uses the heat capacity C YOKE of the rotor yoke 24 a stored in the storage unit 55 and the heat reception amount Q YOKE of the rotor yoke 24 a stored in the storage unit 55 as shown in the following equation (8).
  • the temperature change ⁇ T YOKE is calculated.
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the temperature change ⁇ T YOKE of the calculated rotor yoke 24 a and the previous value T YOKE (pre) of the temperature of the rotor yoke 24 a stored in the storage unit 55 as shown in the following formula (9).
  • the temperature T YOKE of the rotor yoke 24a is calculated using this.
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the previous value T MAG (pre) of the temperature of the magnet 23 stored in the storage unit 55 and the thermal resistance R between the rotor yoke 24 a and the magnet 23 as shown in the following mathematical expression (10) Using the MAG-YOKE and the calculated temperature T YOKE of the rotor yoke 24a, the heat removal amount (that is, the heat release amount) Q MAG from the magnet 23 is calculated.
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the heat capacity C MAG of the magnet 23 stored in the storage unit 55, the calculated heat removal amount Q MAG, and the eddy current loss W MAG of the magnet 23, as shown in the following formula (11).
  • the temperature change ⁇ T MAG of the magnet 23 is calculated using
  • the magnet temperature calculation unit 53 calculates the previous temperature value T MAG (pre) of the temperature of the magnet 23 stored in the storage unit 55 and the calculated temperature change ⁇ T MAG of the magnet 23 as shown in the following mathematical expression (12) The temperature T MAG of the magnet 23 is calculated using this.
  • the motor control unit 54 outputs a control signal for controlling the transmission 13 and the power conversion unit 15 based on the temperature T MAG of the magnet 23 calculated by the magnet temperature calculation unit 53, thereby the driving motor 11 and the drive motor 11
  • the generator motor 12 is controlled.
  • the magnet temperature estimation device 10 for a rotating electrical machine has the above configuration. Next, the operation of the magnet temperature estimation device 10 for this rotating electrical machine, that is, the method for estimating the magnet temperature of the rotating electrical machine will be described. Hereinafter, a process in which the control device 17 calculates the temperature T MAG of the magnet 23 of the drive motor 11 and controls the drive motor 11 will be described.
  • the control device 17 calculates the amount of heat generation due to the loss of each part of the drive motor 11 (step S01).
  • the control device 17 calculates the temperature T DATF of the dripping refrigerant (step S02).
  • the control device 17 calculates the thermal resistance R EP-DATF between the dripping refrigerant and the end face plate 24b (step S03).
  • the controller 17 calculates the temperature T MAG of the magnet 23 (step S04).
  • the control device 17 determines whether the calculated temperature T MAG of the magnet 23 is less than a predetermined output limit temperature (step S05). If the determination result is "YES", the control device 17 ends the process without performing the output restriction of the drive motor 11 (YES in step S05). On the other hand, when the determination result is "NO”, the control device 17 advances the process to step S06 (NO in step S05).
  • control device 17 calculates the allowable torque upper limit of the drive motor 11 (step S06). Next, the control device 17 outputs a control signal instructing the torque of the drive motor 11 to be equal to or less than the allowable torque upper limit to the power conversion unit 15 (step S07). Then, the control device 17 ends the process.
  • step S11 the control device 17 obtains the three-phase phase current of the drive motor 11 detected by the second current sensor 43 (that is, the alternating current of the three-phase coil 21) (step S11).
  • step S11 the control device 17 determines the copper loss of the three-phase coil 21 according to the acquired phase current of the three-phase coil 21 and the resistance value of the three-phase coil 21 stored in the storage unit 55 in advance. Is calculated (step S12). Then, the control device 17 ends the process.
  • the control device 17 acquires the torque of the drive motor 11 detected by the torque sensor 46 (step S21). Next, the control device 17 acquires the number of rotations of the drive motor 11 detected by the first rotation number sensor 44 (step S22). Next, the control device 17 acquires the applied voltage detected by the voltage sensor 41 (step S23). Next, the control device 17 calculates the iron loss W YOKE of the rotor yoke 24 a with reference to the data stored in advance in the storage unit 55 using the acquired torque, the number of rotations, and the applied voltage. Then, the control device 17 stores the calculated iron loss W YOKE of the rotor yoke 24a in the storage unit 55 (step S24).
  • control device 17 calculates the eddy current loss W MAG of the magnet 23 with reference to the data stored in advance in the storage unit 55 using the acquired torque, the number of rotations, and the applied voltage. Then, the control device 17 stores the calculated eddy current loss W MAG of the magnet 23 in the storage unit 55 (step S25). Then, the control device 17 ends the process.
  • step S30 the control device 17 acquires the refrigerant temperature T atf after passing through the cooler, which is detected by the refrigerant temperature sensor 47 (step S31).
  • step S31 the control device 17 calculates the flow rate F atf of the refrigerant by referring to the data stored in advance in the storage unit 55 using the rotational speed detected by the second rotational speed sensor 45, or The flow rate Fatf of the refrigerant is acquired from a sensor or the like (step S32).
  • step S33 the control device 17 acquires the coil temperature T co detected by the coil temperature sensor 48 (step S33).
  • the control device 17 refers to the data stored in advance in the storage unit 55 using the flow rate F atf of the refrigerant, and the thermal resistance R co-atf between the dripping refrigerant and the three-phase coil 21 Calculate Then, the control device 17 uses the thermal resistance R co-atf , the refrigerant temperature T atf after passing through the cooler, and the coil temperature T co as shown in the equation (1) to calculate the heat reception amount Q co-atf . It calculates (step S34). Next, the control device 17 uses the refrigerant flow rate Fatf and the specific heat C of the refrigerant and the predetermined coefficient A, which are stored in advance in the storage unit 55, as shown in the above equation (2), to obtain the heat capacity of the refrigerant.
  • the control device 17 calculates the temperature change ⁇ T atf of the refrigerant, using the heat reception amount Q co-atf and the heat capacity C atf of the refrigerant. Then, the control device 17 calculates the temperature T DATF of the dripping refrigerant, using the temperature change ⁇ T atf of the refrigerant and the refrigerant temperature T atf after passing through the cooler, as shown in the equation (3). Then, the control device 17 stores the calculated temperature T DATF of the dripping refrigerant in the storage unit 55 (step S35). Then, the control device 17 ends the process.
  • the control device 17 acquires the number of rotations of the drive motor 11 (step S41).
  • the control device 17 calculates or acquires the flow rate Fatf of the refrigerant (step S42).
  • the control device 17 refers to the data stored in advance in the storage unit 55 using the flow rate F atf of the refrigerant and the rotational speed of the drive motor 11 to determine the distance between the dripping refrigerant and the end face plate 24b. Calculate the thermal resistance R EP-DATF .
  • the control device 17 stores the calculated thermal resistance R EP-DATF in the storage unit 55 (step S43).
  • control device 17 acquires the thermal resistance R MAG-YOKE between the rotor yoke 24a and the magnet 23, which is a predetermined constant value stored in advance in the storage unit 55 (step S44). Then, the control device 17 ends the process.
  • step S04 the magnet temperature calculation process of step S04 mentioned above is demonstrated.
  • the control device 17 acquires the previous value T MAG (pre) of the temperature of the magnet 23 stored in the storage unit 55 (step S51).
  • the control device 17 acquires the temperature T DATF of the dripping refrigerant (step S52).
  • the control device 17 calculates the last value T EP (pre) of the temperature of the end face plate 24b stored in the storage unit 55 and the temperature change ⁇ T EP of the end face plate 24b. It is used to calculate the temperature T EP of the end plate 24b. Then, the controller 17 stores the temperature T EP of the calculated end plates 24b in the storage unit 55.
  • the control device 17 determines the thermal resistance R EP-DATF between the dripping refrigerant and the end face plate 24 b and the temperature T EP of the end face plate 24 b and the temperature T DATF of the dripping refrigerant Using the above, the heat reception amount Q EP-DATF from the end surface plate 24 b of the dripping refrigerant is calculated.
  • the controller 17 determines that the amount of heat received Q YOKE-EP from the rotor yoke 24a of the end face plate 24b is equal to the amount of heat received Q EP-DATF from the end face plate 24b of the dripping refrigerant as shown in the equation (6). Do.
  • the control device 17 determines the previous value T MAG (pre) of the temperature of the magnet 23 stored in the storage unit 55, the thermal resistance R MAG-YOKE between the rotor yoke 24a and the magnet 23, and the temperature of the rotor yoke 24a.
  • T MAG pre
  • R MAG-YOKE the thermal resistance between the rotor yoke 24a and the magnet 23, and the temperature of the rotor yoke 24a.
  • the control device 17 receives the amount of heat received Q YOKE-EP from the rotor yoke 24 a of the end face plate 24 b and the amount of heat received Q MAG-YOKE received from the magnet 23 of the rotor yoke 24 a as shown in the equation (7).
  • the amount of heat received Q YOKE of the rotor yoke 24a is calculated using the iron loss W YOKE .
  • the control device 17 changes the temperature of the rotor yoke 24a using the heat capacity C YOKE of the rotor yoke 24a stored in the storage unit 55 and the heat reception amount Q YOKE of the rotor yoke 24a as shown in the equation (8).
  • the control device 17 calculates the previous value T MAG (pre) of the temperature of the magnet 23 stored in the storage unit 55 and the thermal resistance between the rotor yoke 24 a and the magnet 23.
  • the heat removal amount Q MAG from the magnet 23 is calculated using R MAG-YOKE and the temperature T YOKE of the rotor yoke 24 a (step S 54).
  • the control device 17 calculates the heat capacity C MAG of the magnet 23 stored in the storage unit 55, the heat removal amount Q MAG, and the eddy current loss W MAG of the magnet 23, as shown in the equation (11). Using this, the temperature change ⁇ T MAG of the magnet 23 is calculated (step S55). Next, the control device 17 uses the previous value T MAG (pre) of the temperature of the magnet 23 stored in the storage unit 55 and the temperature change ⁇ T MAG of the magnet 23 as shown in the equation (12). The temperature T MAG of the magnet 23 is calculated (step S56). Next, the control device 17 stores the calculated temperature T MAG of the magnet 23 in the storage unit 55 (step S57). Then, the control device 17 ends the process.
  • the magnet temperature estimation device 10 and the magnet temperature estimation method of the rotary electric machine according to the present embodiment include the magnet temperature calculation unit 53 that calculates the temperature T MAG of the magnet 23 using the temperature T DATF of the dripping refrigerant. Therefore, the calculation accuracy of the temperature T MAG of the magnet 23 can be improved.
  • the magnet temperature estimation device 10 and the magnet temperature estimation method of the rotary electric machine according to the present embodiment include the magnet temperature calculation unit 53 using a thermal model in which the dripping refrigerant received from the coil 21 cools the magnet 23. Therefore, the temperature T MAG of the magnet 23 can be accurately calculated according to the cooling path of the refrigerant in the drive motor 11 and the cooling state of the coil 21 and the magnet 23.
  • the thermal resistance R EP-DATF between the dripping refrigerant and the end face plate 24 b is calculated, and this thermal resistance R EP-DATF is used
  • a magnet temperature calculation unit 53 that calculates the heat removal amount Q MAG from the magnet 23 is provided. Therefore, the heat release amount from the magnet 23 by the dripping refrigerant can be calculated with high accuracy.
  • the magnet temperature estimation device 10 and the magnet temperature estimation method of the rotating electrical machine according to the present embodiment include the thermal resistance R EP-DATF between the dripping refrigerant and the end plate 24b, the refrigerant flow rate F atf , and the driving motor 11
  • the magnet temperature calculation unit 53 that calculates according to the number of rotations of Therefore, the thermal resistance R EP-DATF can be accurately calculated in accordance with the state of the dripping refrigerant in the rotor 24.
  • the magnet temperature estimation device 10 and the magnet temperature estimation method of the rotating electrical machine according to the present embodiment use the eddy current loss W MAG of the magnet 23 and the heat removal amount Q MAG of the magnet 23 to calculate the temperature T MAG of the magnet 23.
  • a magnet temperature calculation unit 53 to calculate is provided. Therefore, the temperature change ⁇ T MAG of the magnet 23 can be accurately calculated in accordance with the difference between the heat release amount and the heat release amount due to the loss of the magnet 23.
  • the magnet temperature estimation device 10 and the magnet temperature estimation method of the rotating electrical machine use the heat reception amount Q co-atf of the dripping refrigerant from the three-phase coil 21 and the heat capacity C atf of the refrigerant as the flow rate F atf of the refrigerant
  • a dripping refrigerant temperature calculation unit 52 is provided which is acquired accordingly. Therefore, the temperature T DATF of the dripping refrigerant can be accurately calculated according to the state (contact state or the like) of the dripping refrigerant at the rotor 24.
  • the magnet temperature estimation device 10 and the magnet temperature estimation method of the rotary electric machine according to the present embodiment acquire the thermal resistance R co-atf between the dripping refrigerant and the three-phase coil 21 according to the flow rate F atf of the refrigerant A dripping refrigerant temperature calculation unit 52 is provided. Therefore, the thermal resistance R co-atf can be accurately calculated in accordance with the state of the refrigerant in the three-phase coil 21.
  • the control device 17 receives the magnet 23 in response to the fact that the magnet 23 in the drive motor 11 is not held in direct contact with the end surface plate 24b.
  • the heat removal amount Q MAG is calculated, it is not limited to this.
  • the heat removal amount Q MAG from the magnet 23 may be calculated corresponding to each of the end face plate 24b or the rotor yoke 24a, or the end face plate 24b and the rotor yoke 24a omitted. .
  • the control device 17 may calculate the heat removal amount Q MAG from the magnet 23 using the heat resistance and the transfer heat amount corresponding to each of these heat models.
  • the mechanical pump of the refrigerant circulating unit 14 is connected to the rotation shaft of the power generation motor 12 in the control device 17, when the flow rate of the refrigerant is acquired from the number of rotations of the power generation motor 12
  • the refrigerant circulating unit 14 includes a flow rate sensor that detects the flow rate of the refrigerant in the refrigerant flow path 14a
  • the flow rate of the refrigerant detected by the flow rate sensor may be acquired.
  • the refrigerant circulating unit 14 may include an electric pump instead of the mechanical pump.
  • the magnet temperature estimation device 10 of the rotating electrical machine includes the coil temperature sensor 48
  • the present invention is not limited to this, and the coil temperature sensor 48 may be omitted.
  • the control device 17 may estimate the temperature (coil temperature) of the coil 21 of the drive motor 11 by, for example, appropriate calculation.
  • Control device 17 determines a torque instruction value according to the alternating current flowing through each coil 21 of drive motor 11 detected by second current sensor 43 and the rotation angle of drive motor 11 detected by first rotation speed sensor 44. You may get
  • each of the drive motor 11 and the power generation motor 12 includes the coil 21 of the SC (segment conductor) winding, but is not limited to this.
  • Each of the drive motor 11 and the power generation motor 12 may be a motor having another winding structure such as, for example, concentrated winding or distributed winding.
  • SYMBOLS 10 Magnet temperature estimation apparatus of a rotary electric machine 11 Drive motor (rotary electric machine) 12 Power generation motor 13 Transmission 14 refrigerant circulation part (refrigerant supply part) 14b Cooler (cooling part) DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Power conversion part, 16 ... Battery, 17 ... Control device, 21 ... Coil, 22 ... Stator, 23 ... Magnet, 24 ... Rotor, 24a ... Rotor yoke, 24b ... End surface plate, 51 ... Heat generation amount calculation part, 52 ... Dropping Refrigerant temperature calculation unit (refrigerant temperature calculation unit), 53: Magnet temperature calculation unit, 54: Motor control unit, 55: Storage unit

Abstract

 回転電機の磁石温度推定装置は、磁石を有するロータおよびコイルを有するステータから成る回転電機と、前記ステータから前記ロータに向かい流れる冷媒を供給する冷媒供給部と、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を用いて、前記磁石の温度を算出する磁石温度算出部と、を備える。

Description

回転電機の磁石温度推定装置および回転電機の磁石温度推定方法
 この発明は、回転電機の磁石温度推定装置および回転電機の磁石温度推定方法に関する。
 本願は、2014年5月9日に出願された日本国特願2014-098125号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、モータ運転時のステータコイル温度、冷却液の液温度、発熱比、および熱抵抗比に基づいて磁石温度を算出するモータ制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このモータ制御装置は、予め、熱抵抗比として、冷却液およびステータコイル間の熱抵抗とステータコイルおよび永久磁石間の熱抵抗との比を取得し、発熱比として、ステータコイルの発熱と永久磁石の発熱との比を取得する。
日本国特許第4572907号公報
 しかしながら、上記従来技術に係るモータ制御装置によれば、モータの内部から外部に流出する冷却液の液温度をモータの外部で検出し、予めおこなった実験の結果に基づいて熱抵抗比を取得するだけである。このためモータの内部における冷却液の流通経路および冷却状態などによって磁石温度の算出誤差が増大する虞がある。
 本発明の態様は上記事情に鑑みてなされたもので、回転電機の磁石温度の推定精度を向上させることが可能な回転電機の磁石温度推定装置および回転電機の磁石温度推定方法を提供することを目的としている。
 上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
(1)本発明の一態様に係る回転電機の磁石温度推定装置は、磁石を有するロータおよびコイルを有するステータから成る回転電機と、前記ステータから前記ロータに向かい流れる冷媒を供給する冷媒供給部と、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を用いて、前記磁石の温度を算出する磁石温度算出部と、を備える。
(2)上記(1)の態様において、前記磁石温度算出部は、前記コイルから受熱した前記冷媒と前記磁石との間の少なくとも一部における熱抵抗を算出し、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度と、前記熱抵抗とを用いて、前記磁石からの抜熱量を算出し、前記磁石からの抜熱量を用いて、前記磁石の温度を算出してもよい。
(3)上記(2)の態様において、前記磁石温度算出部は、前記熱抵抗を前記冷媒の流量および前記回転電機の回転数に応じて算出してもよい。
(4)上記(2)または(3)の態様において、前記磁石の損失による発熱量を算出する発熱量算出部を備え、前記磁石温度算出部は、前記磁石の損失による発熱量と、前記磁石からの抜熱量とを用いて、前記磁石の温度を算出してもよい。
(5)上記(1)から(4)の何れか1つの態様において、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を算出する冷媒温度算出部を備え、前記冷媒温度算出部は、前記コイルから受熱した前記冷媒の受熱量および前記冷媒の熱容量を前記冷媒の流量に応じて取得し、前記コイルから受熱した前記冷媒の受熱量および前記冷媒の熱容量を用いて、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を算出してもよい。
(6)上記(5)の態様において、前記冷媒を冷却する冷却部を備え、前記冷媒温度算出部は、前記コイルから受熱した前記冷媒と前記コイルとの間の熱抵抗を前記冷媒の流量に応じて取得し、前記コイルから受熱した前記冷媒と前記コイルとの間の熱抵抗と、前記コイルの温度と、前記冷却部により冷却された前記冷媒の温度とを用いて、前記コイルから受熱した前記冷媒の受熱量を算出してもよい。
(7)本発明の一態様に係る回転電機の磁石温度推定方法は、磁石を有するロータおよびコイルを有するステータから成る回転電機と、前記ステータから前記ロータに向かい流れる冷媒を供給する冷媒供給部と、に対して、制御装置が実行する回転電機の磁石温度推定方法であって、前記制御装置が、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を用いて、前記磁石の温度を算出するステップを含む。
 上記(1)に記載の態様に係る回転電機の磁石温度推定装置は、ステータからロータに向かい流れる冷媒がコイルから受熱した後の冷媒の温度を用いて磁石の温度を算出する磁石温度算出部を備える。そのため、磁石の温度の算出精度を向上させることができる。また、上記(1)に記載の態様に係る回転電機の磁石温度推定装置は、コイルから受熱した冷媒が磁石を冷却する熱モデルを用いる磁石温度算出部を備える。そのため、回転電機における冷媒の冷却経路、並びに冷媒によるコイルおよび磁石の冷却の状態に応じて、磁石の温度を精度良く算出することができる。
 さらに、上記(2)の態様においては、コイルから受熱した冷媒と磁石との間の少なくとも一部における熱抵抗を算出し、この熱抵抗を用いて磁石からの抜熱量を算出する磁石温度算出部を備えてもよい。そのため、冷媒による磁石からの放熱量を精度良く算出することができる。
 さらに、上記(3)の態様においては、コイルから受熱した冷媒と磁石との間の少なくとも一部における熱抵抗を、冷媒の流量および回転電機の回転数に応じて算出する磁石温度算出部を備えてもよい。そのため、ロータでの冷媒の状態に応じて熱抵抗を精度良く算出することができる。
 さらに、上記(4)の態様においては、磁石の損失による発熱量と磁石からの抜熱量とを用いて、磁石の温度を算出する磁石温度算出部を備えてもよい。そのため、発熱量と抜熱量との差に応じて磁石の温度変化を精度良く算出することができる。
 さらに、上記(5)の態様においては、コイルから受熱した冷媒の受熱量および冷媒の熱容量を冷媒の流量に応じて取得する冷媒温度算出部を備えてもよい。そのため、コイルから受熱した冷媒のロータでの状態(接触状態など)に応じて、冷媒の温度を精度良く算出することができる。
 さらに、上記(6)の態様においては、コイルから受熱した冷媒とコイルとの間の熱抵抗を冷媒の流量に応じて取得する冷媒温度算出部を備えてもよい。そのため、コイルでの冷媒の状態に応じて熱抵抗を精度良く算出することができる。
 上記(7)に記載の態様に係る回転電機の磁石温度推定方法では、ステータからロータに向かい流れる冷媒がコイルから受熱した後の冷媒の温度を用いて磁石の温度を算出する磁石温度算出部を備える。そのため、磁石の温度の算出精度を向上させることができる。また、上記(7)に記載の態様に係る回転電機の磁石温度推定方法は、コイルから受熱した冷媒が磁石を冷却する熱モデルを用いる磁石温度算出部を備える。そのため、回転電機における冷媒の冷却経路および冷媒によるコイルおよび磁石の冷却の状態に応じて、磁石の温度を精度良く算出することができる。
本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の駆動用モータの一部の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の熱モデルを模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の駆動用モータにおいて、印加電圧、回転数、トルク、およびロータヨークの鉄損の相互関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の駆動用モータにおいて、印加電圧、回転数、トルク、および磁石の渦電流損の相互関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の発電用モータの回転数および冷媒の流量の相互関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の駆動用モータにおいて、滴下冷媒と3相のコイルとの間の熱抵抗および冷媒の流量の相互関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の駆動用モータにおいて、滴下冷媒と端面板との間の熱抵抗、冷媒の流量、および回転数の相互関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置の動作を示すフローチャートである。 図9に示す発熱量算出処理の1つを示すフローチャートである。 図9に示す発熱量算出処理の他の1つを示すフローチャートである。 図9に示す滴下冷媒温度算出処理を示すフローチャートである。 図9に示す熱抵抗算出処理を示すフローチャートである。 図9に示す磁石温度算出処理を示すフローチャートである。
 以下、本発明の一実施形態に係る回転電機の磁石温度推定装置および回転電機の磁石温度推定方法について添付図面を参照しながら説明する。
 本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10は、例えばハイブリッド車両または電動車両などの車両1に搭載されている。車両1は、図1に示すように、駆動用モータ(M)11(回転電機)、発電用モータ(G)12、トランスミッション(T/M)13、冷媒循環部14(冷媒供給部)、電力変換部15、バッテリ16、および制御装置17を備えている。
 駆動用モータ11および発電用モータ12の各々は、例えば3相交流のブラシレスDCモータなどである。駆動用モータ11および発電用モータ12の各々は、トランスミッション13に接続された回転軸を備えている。発電用モータ12の回転軸は、後述する冷媒循環部14の機械式ポンプに連結されている。
 駆動用モータ11は、図2に示すように、コイル21を有するステータ22と、磁石23を有するロータ24とを備えている。駆動用モータ11は、インナーロータ型であり、円筒状のステータ22の内部にロータ24を備えている。
 コイル21は、例えばSC(セグメントコンダクタ)巻線などである。コイル21は、ステータコア22aのティース間に形成されるスロットに装着されている。コイル21は、後述する電力変換部15に接続されている。磁石23は、例えば永久磁石などである。
 磁石23は、ロータヨーク24aを回転軸24cの軸方向の両側から挟み込む一対の端面板24bとは直接に接触しないように、ロータヨーク24aの内部に保持されている。
 発電用モータ12は、例えば、駆動用モータ11と同一の構成を備えている。
 トランスミッション13は、例えばAT(オートマチックトランスミッション)などである。トランスミッション13は、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々と駆動輪Wとに接続されている。トランスミッション13は、後述する制御装置17から出力される制御信号に応じて、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々と駆動輪Wとの間の動力伝達を制御する。
 冷媒循環部14は、冷媒が循環する冷媒流路14a、および冷媒を冷却する冷却器14b(冷却部)を備えている。冷媒循環部14は、例えばAT(オートマチックトランスミッション)のトランスミッション13において潤滑および動力伝達などを行なう作動油を冷媒として用いている。
 冷媒流路14aは、トランスミッション13の内部における作動油の流路、並びに駆動用モータ11および発電用モータ12の各々の内部に接続されている。冷媒流路14aは、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々に冷媒を吐出する吐出口(図示略)と、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々の内部を流通した冷媒を吸入する吸入口(図示略)とを備えている。
 冷媒流路14aの吐出口は、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々の鉛直方向上方に配置されている。冷媒流路14aの吸入口は、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々の鉛直方向下方に設けられる冷媒貯留部(図示略)に配置されている。
 冷却器14bは、冷媒流路14aに設けられ、発電用モータ12の回転軸に連結された機械式ポンプを備えている。機械式ポンプは、発電用モータ12の駆動によって吸引力を発生し、冷媒流路14aの吸入口から冷媒を吸引するとともに冷媒流路14a内の冷媒を吐出口に向かい流動させる。冷却器14bは、冷媒流路14a内を流通する冷媒を冷却する。
 冷媒循環部14は、駆動用モータ11に対して、冷却器14bの機械式ポンプの作動に伴い、冷媒流路14aの吐出口からコイル21のコイルエンド(ステータコア22aのスロットから軸方向外方に突出する部位)に向かい冷媒を吐出する。
 冷媒は、重力の作用によってコイル21のコイルエンドおよびステータコア22aの表面上を鉛直方向下方に流動する。冷媒は、重力の作用によってステータ22とロータ24との間の空隙を介して、コイル21のコイルエンドまたはステータコア22aから端面板24bに滴下されるように鉛直方向下方に流動する。端面板24bの表面に滴下された冷媒(滴下冷媒)は、ロータ24の回転による遠心力および重力の作用によって端面板24bの表面上を端面板24bの外部に向かい流動する。滴下冷媒は、重力の作用によって端面板24bの外部から冷媒貯留部に流動する。
 冷媒循環部14は、冷媒貯留部に貯留している冷媒を、機械式ポンプの吸引によって吸入口から冷媒流路14aに吸入し、冷却器14bによって冷却する。これにより冷媒循環部14は、図3に示すように、冷媒によってコイル21およびステータコア22aを冷却する。冷媒循環部14は、滴下冷媒によって端面板24bを直接的に冷却するとともに、滴下冷媒によって端面板24bを介して間接的に、順次、ロータヨーク24aと、磁石23とを冷却する。
 電力変換部15は、バッテリ16の出力電圧を昇圧する昇圧器31と、駆動用モータ11の通電を制御する第2パワードライブユニット(PDU2)33と、発電用モータ12の通電を制御する第1パワードライブユニット(PDU1)32とを備えている。
 昇圧器31は、例えばDC-DCコンバータなどを備えている。昇圧器31は、バッテリ16と、第1および第2パワードライブユニット32,33との間に接続されている。
 昇圧器31は、後述する制御装置17から出力される制御信号に応じて、バッテリ16の出力電圧を昇圧することによって、第1および第2パワードライブユニット32,33への印加電圧を生成する。昇圧器31は、バッテリ16の出力電圧の昇圧によって生成した印加電圧を、第1および第2パワードライブユニット32,33に出力する。
 第1および第2パワードライブユニット32,33は、例えばインバータ装置などを備えている。第1および第2パワードライブユニット32,33は、インバータ装置として、例えば、スイッチング素子(例えば、MOSFETなど)を複数用いてブリッジ接続して成るブリッジ回路と平滑コンデンサとを備えている。第1および第2パワードライブユニット32,33は、後述する制御装置17から出力される制御信号に応じて、昇圧器31の直流出力電力を3相交流電力に変換する。第1パワードライブユニット32は、発電用モータ12への通電を順次転流させるように、3相の交流電流を3相のコイル21に通電する。また、第2パワードライブユニット33は、駆動用モータ11への通電を順次転流させるように、3相の交流電流を3相のコイル21に通電する。
 制御装置17は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)などの各種の記憶媒体と、タイマーとなどの電子回路により構成されている。制御装置17は、トランスミッション13および電力変換部15を制御するための制御信号を出力する。制御装置17は、電圧センサ41、第1電流センサ42、第2電流センサ43、第1回転数センサ44、第2回転数センサ45、トルクセンサ46、冷媒温度センサ47、およびコイル温度センサ48に接続されている。
 電圧センサ41は、昇圧器31から第1および第2パワードライブユニット32,33の各々に印加される印加電圧を検出する。第1電流センサ42は、第1パワードライブユニット32と発電用モータ12の各コイル21との間に流れる交流電流(相電流)を検出する。第2電流センサ43は、第2パワードライブユニット33と駆動用モータ11の各コイル21との間に流れる交流電流(相電流)を検出する。
 第1回転数センサ44は、駆動用モータ11の回転軸の回転角度を逐次検出することによって、駆動用モータ11の回転数を検知する。第2回転数センサ45は、発電用モータ12の回転軸の回転角度を逐次検出することによって、発電用モータ12の回転数を検知する。
 トルクセンサ46は、駆動用モータ11のトルクを検出する。冷媒温度センサ47は、冷媒流路14aにおいて冷却器14bから出力される冷媒の温度(冷却器通過後の冷媒温度)を検出する。
 コイル温度センサ48は、例えばサーミスタなどであって、駆動用モータ11のコイル21の温度(コイル温度)を検出する。
 制御装置17は、図1に示すように、発熱量算出部51と、滴下冷媒温度算出部52と、磁石温度算出部53と、モータ制御部54と、記憶部55とを備えている。
 発熱量算出部51は、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々において、各部の損失による発熱量を算出する。発熱量算出部51は、例えば、駆動用モータ11において、3相のコイル21の銅損、ロータヨーク24aの鉄損、および磁石23の渦電流損の各々の発熱量を算出する。
 発熱量算出部51は、第2電流センサ43により検出される駆動用モータ11の3相の相電流と、予め記憶部55に記憶している3相のコイル21の抵抗値とに応じて、3相のコイル21の銅損を算出する。
 発熱量算出部51は、電圧センサ41により検出される印加電圧と、第1回転数センサ44により検出される駆動用モータ11の回転数と、トルクセンサ46により検出される駆動用モータ11のトルクとに応じて、ロータヨーク24aの鉄損WYOKEを算出する。発熱量算出部51は、図4に示すように、印加電圧、回転数、トルク、およびロータヨーク24aの鉄損WYOKEの相互関係を示すマップなどのデータを、予め記憶部55に記憶している。発熱量算出部51は、各センサ41,44,46により検出される印加電圧、回転数、およびトルクを用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、ロータヨーク24aの鉄損WYOKEを算出する。発熱量算出部51は、例えば、複数の異なる印加電圧(Va<Vb)および回転数(N1<N2<N3)の組み合わせに対してトルクおよび鉄損WYOKEの相互関係を示すマップを用いて、印加電圧および回転数に対する線形補間などを行ないつつ、鉄損WYOKEを算出する。
 発熱量算出部51は、電圧センサ41により検出される印加電圧と、第1回転数センサ44により検出される駆動用モータ11の回転数と、トルクセンサ46により検出される駆動用モータ11のトルクとに応じて、磁石23の渦電流損WMAGを算出する。発熱量算出部51は、図5に示すように、印加電圧、回転数、トルク、および磁石23の渦電流損WMAGの相互関係を示すマップなどのデータを、予め記憶部55に記憶している。発熱量算出部51は、各センサ41,44,46により検出される印加電圧、回転数、およびトルクを用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、磁石23の渦電流損WMAGを算出する。発熱量算出部51は、例えば、複数の異なる印加電圧(Va<Vb)および回転数(N1<N2<N3)の組み合わせに対してトルクおよび渦電流損WMAGの相互関係を示すマップを用いて、印加電圧および回転数に対する線形補間などを行ないつつ、渦電流損WMAGを算出する。
 滴下冷媒温度算出部52は、冷媒温度センサ47により検出される冷却器通過後の冷媒温度と、第2回転数センサ45により検出される発電用モータ12の回転数と、コイル温度センサ48により検出されるコイル温度とに応じて、滴下冷媒の温度TDATFを算出する。
 滴下冷媒温度算出部52は、第2回転数センサ45により検出される発電用モータ12の回転数に応じて、冷媒循環部14で循環する冷媒の流量を取得する。滴下冷媒温度算出部52は、図6に示すように、発電用モータ12の回転数および冷媒の流量の相互関係を示すマップなどのデータを、予め記憶部55に記憶している。滴下冷媒温度算出部52は、第2回転数センサ45により検出される回転数を用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、冷媒の流量を算出する。
 滴下冷媒温度算出部52は、冷媒温度センサ47により検出される冷却器通過後の冷媒温度と、コイル温度センサ48により検出されるコイル温度と、冷媒の流量とに応じて、滴下冷媒の3相のコイル21からの受熱量Qco-atfを算出する。 
 滴下冷媒温度算出部52は、図7に示すように、滴下冷媒と3相のコイル21との間の熱抵抗Rco-atfおよび冷媒の流量の相互関係を示すマップなどのデータを、予め記憶部55に記憶している。滴下冷媒温度算出部52は、算出した冷媒の流量を用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、滴下冷媒と3相のコイル21との間の熱抵抗Rco-atfを算出する。
 滴下冷媒温度算出部52は、下記数式(1)に示すように、算出した熱抵抗Rco-atf、冷却器通過後の冷媒温度Tatf、およびコイル温度Tcoを用いて、受熱量Qco-atfを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

 
 滴下冷媒温度算出部52は、算出した受熱量Qco-atfと、冷媒の熱容量と、冷却器通過後の冷媒温度Tatfとに応じて、滴下冷媒の温度TDATFを算出する。
 滴下冷媒温度算出部52は、下記数式(2)に示すように、算出した冷媒の流量Fatfと、予め記憶部55に記憶している冷媒の比熱Cおよび所定係数Aとを用いて、冷媒の熱容量Catfを算出する。
 滴下冷媒温度算出部52は、算出した受熱量Qco-atfおよび冷媒の熱容量Catfを用いて、冷媒の温度変化ΔTatfを算出する。
 滴下冷媒温度算出部52は、下記数式(3)に示すように、算出した冷媒の温度変化ΔTatfおよび冷却器通過後の冷媒温度Tatfを用いて、滴下冷媒の温度TDATFを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003

 
 磁石温度算出部53は、第1回転数センサ44により検出される駆動用モータ11の回転数と、滴下冷媒温度算出部52により算出される冷媒の流量Fatfとに応じて、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFを算出する。磁石温度算出部53は、図8に示すように、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATF、冷媒の流量Fatf、および駆動用モータ11の回転数の相互関係を示すマップなどのデータを、予め記憶部55に記憶している。磁石温度算出部53は、冷媒の流量Fatfおよび駆動用モータ11の回転数を用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFを算出する。磁石温度算出部53は、例えば、複数の異なる冷媒の流量Fatf(F1<F2<F3<F4)に対して回転数および熱抵抗REP-DATFの相互関係を示すマップを用いて、流量Fatfに対する線形補間などを行ないつつ、熱抵抗REP-DATFを算出する。
 磁石温度算出部53は、算出した熱抵抗REP-DATFと、滴下冷媒温度算出部52により算出される滴下冷媒の温度TDATFと、発熱量算出部51により算出されるロータヨーク24aの鉄損WYOKEおよび磁石23の渦電流損WMAGとに応じて、磁石23の温度TMAGを算出する。
 磁石温度算出部53は、下記数式(4)に示すように、記憶部55に記憶している端面板24bの温度の前回値TEP(pre)と、端面板24bの温度変化ΔTEPとを用いて、端面板24bの温度TEPを算出する。磁石温度算出部53は、端面板24bの温度変化ΔTEPを、例えば適宜の演算などによって推定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004

 
 磁石温度算出部53は、下記数式(5)に示すように、算出した滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFおよび端面板24bの温度TEPと、滴下冷媒の温度TDATFとを用いて、滴下冷媒の端面板24bからの受熱量QEP-DATFを算出する。
 磁石温度算出部53は、下記数式(6)に示すように、端面板24bのロータヨーク24aからの受熱量QYOKE-EPを、滴下冷媒の端面板24bからの受熱量QEP-DATFに等しいとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006

 
 磁石温度算出部53は、記憶部55に記憶している磁石23の温度の前回値TMAG(pre)およびロータヨーク24aと磁石23との間の熱抵抗RMAG-YOKEと、ロータヨーク24aの温度の推定値TYOKE(est)とを用いて、ロータヨーク24aの磁石23からの受熱量QMAG-YOKEを算出する。磁石温度算出部53は、推定値TYOKE(est)と前回値TMAG(pre)との差分を熱抵抗RMAG-YOKEで割ることによって、受熱量QMAG-YOKEを算出する。
 磁石温度算出部53は、ロータヨーク24aと磁石23との間の熱抵抗RMAG-YOKEとして、例えば、所定の一定値を記憶部55に記憶している。磁石温度算出部53は、ロータヨーク24aの温度の推定値TYOKE(est)を、例えば適宜の演算などによって推定する。
 磁石温度算出部53は、下記数式(7)に示すように、算出した端面板24bのロータヨーク24aからの受熱量QYOKE-EPおよびロータヨーク24aの磁石23からの受熱量QMAG-YOKEと、ロータヨーク24aの鉄損WYOKEとを用いて、ロータヨーク24aの受熱量QYOKEを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007

 
 磁石温度算出部53は、下記数式(8)に示すように、記憶部55に記憶しているロータヨーク24aの熱容量CYOKEと、算出したロータヨーク24aの受熱量QYOKEとを用いて、ロータヨーク24aの温度変化ΔTYOKEを算出する。
 磁石温度算出部53は、下記数式(9)に示すように、記憶部55に記憶しているロータヨーク24aの温度の前回値TYOKE(pre)と、算出したロータヨーク24aの温度変化ΔTYOKEとを用いて、ロータヨーク24aの温度TYOKEを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009

 
 磁石温度算出部53は、下記数式(10)に示すように、記憶部55に記憶している磁石23の温度の前回値TMAG(pre)およびロータヨーク24aと磁石23との間の熱抵抗RMAG-YOKEと、算出したロータヨーク24aの温度TYOKEとを用いて、磁石23からの抜熱量(つまり放熱量)QMAGを算出する。
 磁石温度算出部53は、下記数式(11)に示すように、記憶部55に記憶している磁石23の熱容量CMAGと、算出した抜熱量QMAGと、磁石23の渦電流損WMAGとを用いて、磁石23の温度変化ΔTMAGを算出する。
 磁石温度算出部53は、下記数式(12)に示すように、記憶部55に記憶している磁石23の温度の前回値TMAG(pre)と、算出した磁石23の温度変化ΔTMAGとを用いて、磁石23の温度TMAGを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012

 
 モータ制御部54は、磁石温度算出部53により算出された磁石23の温度TMAGに基づいて、トランスミッション13および電力変換部15を制御するための制御信号を出力することによって、駆動用モータ11および発電用モータ12を制御する。
 本実施の形態による回転電機の磁石温度推定装置10は上記構成を備えており、次に、この回転電機の磁石温度推定装置10の動作、つまり回転電機の磁石温度推定方法について説明する。
 以下に、制御装置17が、駆動用モータ11の磁石23の温度TMAGを算出して、駆動用モータ11を制御する処理について説明する。
 先ず、制御装置17は、図9に示すように、駆動用モータ11の各部の損失による発熱量を算出する(ステップS01)。
 次に、制御装置17は、滴下冷媒の温度TDATFを算出する(ステップS02)。
 次に、制御装置17は、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFを算出する(ステップS03)。
 次に、制御装置17は、磁石23の温度TMAGを算出する(ステップS04)。
 次に、制御装置17は、算出した磁石23の温度TMAGが所定の出力制限温度未満か否かを判定する(ステップS05)。
 この判定結果が「YES」の場合、制御装置17は、駆動用モータ11の出力制限を行なわずに、処理を終了させる(ステップS05のYES)。
 一方、この判定結果が「NO」の場合、制御装置17は、処理をステップS06に進める(ステップS05のNO)。
 そして、制御装置17は、駆動用モータ11の許容トルク上限を算出する(ステップS06)。
 次に、制御装置17は、駆動用モータ11のトルクを許容トルク上限以下にすることを指示する制御信号を電力変換部15に出力する(ステップS07)。そして、制御装置17は、処理を終了させる。
 以下に、上述したステップS01の発熱量算出処理について説明する。
 先ず、制御装置17は、図10に示すように、第2電流センサ43により検出される駆動用モータ11の3相の相電流(つまり、3相のコイル21の交流電流)を取得する(ステップS11)。
 次に、制御装置17は、取得した3相のコイル21の相電流と、予め記憶部55に記憶している3相のコイル21の抵抗値とに応じて、3相のコイル21の銅損を算出する(ステップS12)。そして、制御装置17は、処理を終了させる。
 また、制御装置17は、図11に示すように、トルクセンサ46により検出される駆動用モータ11のトルクを取得する(ステップS21)。
 次に、制御装置17は、第1回転数センサ44により検出される駆動用モータ11の回転数を取得する(ステップS22)。
 次に、制御装置17は、電圧センサ41により検出される印加電圧を取得する(ステップS23)。
 次に、制御装置17は、取得したトルク、回転数、および印加電圧を用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、ロータヨーク24aの鉄損WYOKEを算出する。そして、制御装置17は、算出したロータヨーク24aの鉄損WYOKEを記憶部55に記憶する(ステップS24)。
 次に、制御装置17は、取得したトルク、回転数、および印加電圧を用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、磁石23の渦電流損WMAGを算出する。そして、制御装置17は、算出した磁石23の渦電流損WMAGを記憶部55に記憶する(ステップS25)。そして、制御装置17は、処理を終了させる。
 以下に、上述したステップS02の滴下冷媒温度算出処理について説明する。
 先ず、制御装置17は、図12に示すように、冷媒温度センサ47により検出される冷却器通過後の冷媒温度Tatfを取得する(ステップS31)。
 次に、制御装置17は、第2回転数センサ45により検出される回転数を用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、冷媒の流量Fatfを算出する、または流量センサなどから冷媒の流量Fatfを取得する(ステップS32)。
 次に、制御装置17は、コイル温度センサ48により検出されるコイル温度Tcoを取得する(ステップS33)。
 次に、制御装置17は、冷媒の流量Fatfを用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、滴下冷媒と3相のコイル21との間の熱抵抗Rco-atfを算出する。そして、制御装置17は、上記数式(1)に示すように、熱抵抗Rco-atf、冷却器通過後の冷媒温度Tatf、およびコイル温度Tcoを用いて、受熱量Qco-atfを算出する(ステップS34)。
 次に、制御装置17は、上記数式(2)に示すように、冷媒の流量Fatfと、予め記憶部55に記憶している冷媒の比熱Cおよび所定係数Aとを用いて、冷媒の熱容量Catfを算出する。そして、制御装置17は、受熱量Qco-atfおよび冷媒の熱容量Catfを用いて、冷媒の温度変化ΔTatfを算出する。そして、制御装置17は、上記数式(3)に示すように、冷媒の温度変化ΔTatfおよび冷却器通過後の冷媒温度Tatfを用いて、滴下冷媒の温度TDATFを算出する。そして、制御装置17は、算出した滴下冷媒の温度TDATFを記憶部55に記憶する(ステップS35)。そして、制御装置17は、処理を終了させる。
 以下に、上述したステップS03の熱抵抗算出処理について説明する。
 先ず、制御装置17は、図13に示すように、駆動用モータ11の回転数を取得する(ステップS41)。
 次に、制御装置17は、冷媒の流量Fatfを算出または取得する(ステップS42)。
 次に、制御装置17は、冷媒の流量Fatfおよび駆動用モータ11の回転数を用いて、予め記憶部55に記憶しているデータを参照して、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFを算出する。そして、制御装置17は、算出した熱抵抗REP-DATFを記憶部55に記憶する(ステップS43)。
 次に、制御装置17は、予め記憶部55に記憶している所定の一定値であるロータヨーク24aと磁石23との間の熱抵抗RMAG-YOKEを取得する(ステップS44)。
 そして、制御装置17は、処理を終了させる。
 以下に、上述したステップS04の磁石温度算出処理について説明する。
 先ず、制御装置17は、図14に示すように、記憶部55に記憶している磁石23の温度の前回値TMAG(pre)を取得する(ステップS51)。
 次に、制御装置17は、滴下冷媒の温度TDATFを取得する(ステップS52)。
 次に、制御装置17は、上記数式(4)に示すように、記憶部55に記憶している端面板24bの温度の前回値TEP(pre)と、端面板24bの温度変化ΔTEPとを用いて、端面板24bの温度TEPを算出する。そして、制御装置17は、算出した端面板24bの温度TEPを記憶部55に記憶する。そして、制御装置17は、上記数式(5)に示すように、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFおよび端面板24bの温度TEPと、滴下冷媒の温度TDATFとを用いて、滴下冷媒の端面板24bからの受熱量QEP-DATFを算出する。そして、制御装置17は、上記数式(6)に示すように、端面板24bのロータヨーク24aからの受熱量QYOKE-EPを、滴下冷媒の端面板24bからの受熱量QEP-DATFに等しいとする。そして、制御装置17は、記憶部55に記憶している磁石23の温度の前回値TMAG(pre)およびロータヨーク24aと磁石23との間の熱抵抗RMAG-YOKEと、ロータヨーク24aの温度の推定値TYOKE(est)とを用いて、ロータヨーク24aの磁石23からの受熱量QMAG-YOKEを算出する。そして、制御装置17は、上記数式(7)に示すように、端面板24bのロータヨーク24aからの受熱量QYOKE-EPおよびロータヨーク24aの磁石23からの受熱量QMAG-YOKEと、ロータヨーク24aの鉄損WYOKEとを用いて、ロータヨーク24aの受熱量QYOKEを算出する。そして、制御装置17は、上記数式(8)に示すように、記憶部55に記憶しているロータヨーク24aの熱容量CYOKEと、ロータヨーク24aの受熱量QYOKEとを用いて、ロータヨーク24aの温度変化ΔTYOKEを算出する。そして、制御装置17は、上記数式(9)に示すように、記憶部55に記憶しているロータヨーク24aの温度の前回値TYOKE(pre)と、ロータヨーク24aの温度変化ΔTYOKEとを用いて、ロータヨーク24aの温度TYOKEを算出する。そして、制御装置17は、算出したロータヨーク24aの温度TYOKEを記憶部55に記憶する(ステップS53)。
 次に、制御装置17は、上記数式(10)に示すように、記憶部55に記憶している磁石23の温度の前回値TMAG(pre)およびロータヨーク24aと磁石23との間の熱抵抗RMAG-YOKEと、ロータヨーク24aの温度TYOKEとを用いて、磁石23からの抜熱量QMAGを算出する(ステップS54)。
 次に、制御装置17は、上記数式(11)に示すように、記憶部55に記憶している磁石23の熱容量CMAGと、抜熱量QMAGと、磁石23の渦電流損WMAGとを用いて、磁石23の温度変化ΔTMAGを算出する(ステップS55)。
 次に、制御装置17は、上記数式(12)に示すように、記憶部55に記憶している磁石23の温度の前回値TMAG(pre)と、磁石23の温度変化ΔTMAGとを用いて、磁石23の温度TMAGを算出する(ステップS56)。
 次に、制御装置17は、算出した磁石23の温度TMAGを記憶部55に記憶する(ステップS57)。そして、制御装置17は、処理を終了させる。
 上述したように、本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10および磁石温度推定方法は、滴下冷媒の温度TDATFを用いて磁石23の温度TMAGを算出する磁石温度算出部53を備える。そのため、磁石23の温度TMAGの算出精度を向上させることができる。
 また、本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10および磁石温度推定方法は、コイル21から受熱した滴下冷媒が磁石23を冷却する熱モデルを用いる磁石温度算出部53を備える。そのため、駆動用モータ11における冷媒の冷却経路、並びにコイル21および磁石23の冷却の状態に応じて、磁石23の温度TMAGを精度良く算出することができる。
 さらに、本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10および磁石温度推定方法は、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFを算出し、この熱抵抗REP-DATFを用いて磁石23からの抜熱量QMAGを算出する磁石温度算出部53を備える。そのため、滴下冷媒による磁石23からの放熱量を精度良く算出することができる。
 さらに、本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10および磁石温度推定方法は、滴下冷媒と端面板24bとの間の熱抵抗REP-DATFを、冷媒の流量Fatf、および駆動用モータ11の回転数に応じて算出する磁石温度算出部53を備える。そのため、ロータ24での滴下冷媒の状態に応じて熱抵抗REP-DATFを精度良く算出することができる。
 さらに、本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10および磁石温度推定方法は、磁石23の渦電流損WMAGと磁石23からの抜熱量QMAGとを用いて、磁石23の温度TMAGを算出する磁石温度算出部53を備える。そのため、磁石23の損失による発熱量と放熱量との差に応じて磁石23の温度変化ΔTMAGを精度良く算出することができる。
 さらに、本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10および磁石温度推定方法は、滴下冷媒の3相のコイル21からの受熱量Qco-atfおよび冷媒の熱容量Catfを冷媒の流量Fatfに応じて取得する滴下冷媒温度算出部52を備える。そのため、滴下冷媒のロータ24での状態(接触状態など)に応じて、滴下冷媒の温度TDATFを精度良く算出することができる。
 さらに、本実施形態による回転電機の磁石温度推定装置10および磁石温度推定方法は、滴下冷媒と3相のコイル21との間の熱抵抗Rco-atfを冷媒の流量Fatfに応じて取得する滴下冷媒温度算出部52を備える。そのため、3相のコイル21での冷媒の状態に応じて熱抵抗Rco-atfを精度良く算出することができる。
 なお、上述した実施形態において、制御装置17は、駆動用モータ11において磁石23が端面板24bとは直接に接触しないようにロータヨーク24aの内部に保持されていることに応じて、磁石23からの抜熱量QMAGを算出するとしたが、これに限定されない。例えば、図3に示す熱モデルにおいて、端面板24bもしくはロータヨーク24a、または端面板24bおよびロータヨーク24aが省略される場合の各々に対応して、磁石23からの抜熱量QMAGを算出してもよい。
 例えば、駆動用モータ11において磁石23が端面板24bに直接に接触してロータヨーク24aに保持されている場合は、図3に示す熱モデルにおいて、ロータヨーク24aが省略される場合に対応している。
 例えば、駆動用モータ11において端面板24bが省略され、滴下冷媒が直接に磁石23に接触する場合は、図3に示す熱モデルにおいて、端面板24bおよびロータヨーク24aが省略される場合に対応している。
 例えば、駆動用モータ11において端面板24bが省略され、滴下冷媒が直接に磁石23に接触しない場合は、図3に示す熱モデルにおいて、端面板24bが省略される場合に対応している。
 制御装置17は、これらの熱モデルの各々に対応した熱抵抗および授受熱量を用いて、磁石23からの抜熱量QMAGを算出すればよい。
 なお、上述した実施形態において、制御装置17は、冷媒循環部14の機械式ポンプが発電用モータ12の回転軸に連結されているので、発電用モータ12の回転数から冷媒の流量を取得するとしたが、これに限定されない。例えば、冷媒循環部14が冷媒流路14aにおける冷媒の流量を検出する流量センサを備えている場合には、流量センサによって検出される冷媒の流量を取得してもよい。さらに、冷媒循環部14は、機械式ポンプの代わりに電動ポンプを備えてもよい。
 なお、上述した実施形態において、回転電機の磁石温度推定装置10は、コイル温度センサ48を備えるとしたが、これに限定されず、コイル温度センサ48は省略されてもよい。制御装置17は、駆動用モータ11のコイル21の温度(コイル温度)を、例えば適宜の演算などによって推定してもよい。
 なお、上述した実施形態において、回転電機の磁石温度推定装置10は、トルクセンサ46を備えるとしたが、これに限定されず、トルクセンサ46は省略されてもよい。制御装置17は、第2電流センサ43により検出される駆動用モータ11の各コイル21に流れる交流電流および第1回転数センサ44により検出される駆動用モータ11の回転角度に応じてトルク指示値を取得してもよい。
 なお、上述した実施形態において、駆動用モータ11および発電用モータ12の各々は、SC(セグメントコンダクタ)巻線のコイル21を備えるとしたが、これに限定されない。駆動用モータ11および発電用モータ12の各々は、例えば集中巻または分布巻などの他の巻線構造を有するモータであってもよい。
 上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
 10…回転電機の磁石温度推定装置、11…駆動用モータ(回転電機)、12…発電用モータ、13…トランスミッション、14…冷媒循環部(冷媒供給部)、14b…冷却器(冷却部)、15…電力変換部、16…バッテリ、17…制御装置、21…コイル、22…ステータ、23…磁石、24…ロータ、24a…ロータヨーク、24b…端面板、51…発熱量算出部、52…滴下冷媒温度算出部(冷媒温度算出部)、53…磁石温度算出部、54…モータ制御部、55…記憶部

Claims (8)

  1.  磁石を有するロータおよびコイルを有するステータから成る回転電機と、
     前記ステータから前記ロータに向かい流れる冷媒を供給する冷媒供給部と、
     前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を用いて、前記磁石の温度を算出する磁石温度算出部と、
    を備える、
    ことを特徴とする回転電機の磁石温度推定装置。
  2.  前記磁石温度算出部は、
     前記コイルから受熱した前記冷媒と前記磁石との間の少なくとも一部における熱抵抗を算出し、
     前記コイルから受熱した前記冷媒の温度と、前記熱抵抗とを用いて、前記磁石からの抜熱量を算出し、
     前記磁石からの抜熱量を用いて、前記磁石の温度を算出する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
  3.  前記磁石温度算出部は、
     前記熱抵抗を前記冷媒の流量および前記回転電機の回転数に応じて算出する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
  4.  前記磁石の損失による発熱量を算出する発熱量算出部を備え、
     前記磁石温度算出部は、
     前記磁石の損失による発熱量と、前記磁石からの抜熱量とを用いて、前記磁石の温度を算出する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
  5.  前記磁石の損失による発熱量を算出する発熱量算出部を備え、
     前記磁石温度算出部は、
     前記磁石の損失による発熱量と、前記磁石からの抜熱量とを用いて、前記磁石の温度を算出する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
  6.  前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を算出する冷媒温度算出部を備え、
     前記冷媒温度算出部は、
     前記コイルから受熱した前記冷媒の受熱量および前記冷媒の熱容量を前記冷媒の流量に応じて取得し、
     前記コイルから受熱した前記冷媒の受熱量および前記冷媒の熱容量を用いて、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を算出する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1つに記載の回転電機の磁石温度推定装置。
  7.  前記冷媒を冷却する冷却部を備え、
     前記冷媒温度算出部は、
     前記コイルから受熱した前記冷媒と前記コイルとの間の熱抵抗を前記冷媒の流量に応じて取得し、
     前記コイルから受熱した前記冷媒と前記コイルとの間の熱抵抗と、前記コイルの温度と、前記冷却部により冷却された前記冷媒の温度とを用いて、前記コイルから受熱した前記冷媒の受熱量を算出する、
    ことを特徴とする請求項6に記載の回転電機の磁石温度推定装置。
  8.  磁石を有するロータおよびコイルを有するステータから成る回転電機と、
     前記ステータから前記ロータに向かい流れる冷媒を供給する冷媒供給部と、
    に対して、制御装置が実行する回転電機の磁石温度推定方法であって、
     前記制御装置が、前記コイルから受熱した前記冷媒の温度を用いて、前記磁石の温度を算出するステップを含む、
    ことを特徴とする回転電機の磁石温度推定方法。
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