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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023158698
(43)【公開日】2023-10-31
(54)【発明の名称】モータ磁石温度推定装置
(51)【国際特許分類】
H02P 21/14 20160101AFI20231024BHJP
H02P 27/06 20060101ALI20231024BHJP
【ＦＩ】
H02P21/14
H02P27/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022068626
(22)【出願日】2022-04-19
(71)【出願人】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100104938
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜澤 英久
(74)【代理人】
【識別番号】100210240
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】安部 義隆
(72)【発明者】
【氏名】滝口 昌司
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505DD03
5H505DD08
5H505EE41
5H505GG04
5H505HB01
5H505JJ04
5H505JJ23
5H505LL01
5H505LL22
5H505LL41
5H505LL45
5H505LL46
(57)【要約】
【課題】事前同定を用いて磁石温度を推定する。
【解決手段】
事前同定フェーズに、回転位置センサ１０がモータＭの位相θを検出する。電流検出器１２がインバータＩＮＶから出力された三相の電流応答値ｉuvwを検出する。磁石温度センサ１１が磁石温度応答値Ｔpmを検出する。事前同定装置１がｄｑ軸電流応答値ｉdqと、ｄｑ軸電圧参照値ｖ* dqと、電気角応答値ωeと、磁石温度応答値Ｔpmと、の時系列データまたは平均値に基づいて、磁石温度推定値と磁石温度応答値Ｔpmの誤差を最小化する同定パラメータを導出する。推定フェーズに回転位置センサ１０がモータＭの位相θを検出する。電流検出器１２がインバータＩＮＶから出力された三相の電流応答値ｉuvwを検出する。磁石温度推定器がｄｑ軸電流応答値ｉdqと、ｄｑ軸電圧参照値ｖ* dqと、電気角応答値ωeと、同定パラメータに基づいて、磁石温度推定値を推定する。
【選択図】図２
【解決手段】
事前同定フェーズに、回転位置センサ１０がモータＭの位相θを検出する。電流検出器１２がインバータＩＮＶから出力された三相の電流応答値ｉuvwを検出する。磁石温度センサ１１が磁石温度応答値Ｔpmを検出する。事前同定装置１がｄｑ軸電流応答値ｉdqと、ｄｑ軸電圧参照値ｖ* dqと、電気角応答値ωeと、磁石温度応答値Ｔpmと、の時系列データまたは平均値に基づいて、磁石温度推定値と磁石温度応答値Ｔpmの誤差を最小化する同定パラメータを導出する。推定フェーズに回転位置センサ１０がモータＭの位相θを検出する。電流検出器１２がインバータＩＮＶから出力された三相の電流応答値ｉuvwを検出する。磁石温度推定器がｄｑ軸電流応答値ｉdqと、ｄｑ軸電圧参照値ｖ* dqと、電気角応答値ωeと、同定パラメータに基づいて、磁石温度推定値を推定する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コントローラによって制御されたインバータの出力電圧により駆動するモータの磁石温度を推定するモータ磁石温度推定装置であって、
事前同定フェーズおよび推定フェーズに、前記モータの位相を検出する回転位置センサと、
前記事前同定フェーズおよび前記推定フェーズに、前記インバータから出力された三相の電流応答値を検出する電流検出器と、
前記事前同定フェーズに、磁石温度応答値を検出する磁石温度センサと、
前記事前同定フェーズに、前記事前同定フェーズにおける前記電流応答値を回転座標変換したｄｑ軸電流応答値と、前記インバータの前記事前同定フェーズにおけるｄｑ軸電圧参照値と、前記事前同定フェーズにおける前記位相に基づいて算出された電気角応答値と、前記事前同定フェーズにおける前記磁石温度応答値と、の時系列データまたは平均値に基づいて、磁石温度推定値と前記磁石温度応答値の誤差を最小化する同定パラメータを導出する事前同定装置と、
前記推定フェーズに、前記推定フェーズにおける前記電流応答値を回転座標変換した前記ｄｑ軸電流応答値と、前記推定フェーズにおける前記ｄｑ軸電圧参照値と、前記推定フェーズにおける前記位相に基づいて算出された前記電気角応答値と、前記同定パラメータに基づいて、前記磁石温度推定値を推定する磁石温度推定器と、
を備えたことを特徴とするモータ磁石温度推定装置。
事前同定フェーズおよび推定フェーズに、前記モータの位相を検出する回転位置センサと、
前記事前同定フェーズおよび前記推定フェーズに、前記インバータから出力された三相の電流応答値を検出する電流検出器と、
前記事前同定フェーズに、磁石温度応答値を検出する磁石温度センサと、
前記事前同定フェーズに、前記事前同定フェーズにおける前記電流応答値を回転座標変換したｄｑ軸電流応答値と、前記インバータの前記事前同定フェーズにおけるｄｑ軸電圧参照値と、前記事前同定フェーズにおける前記位相に基づいて算出された電気角応答値と、前記事前同定フェーズにおける前記磁石温度応答値と、の時系列データまたは平均値に基づいて、磁石温度推定値と前記磁石温度応答値の誤差を最小化する同定パラメータを導出する事前同定装置と、
前記推定フェーズに、前記推定フェーズにおける前記電流応答値を回転座標変換した前記ｄｑ軸電流応答値と、前記推定フェーズにおける前記ｄｑ軸電圧参照値と、前記推定フェーズにおける前記位相に基づいて算出された前記電気角応答値と、前記同定パラメータに基づいて、前記磁石温度推定値を推定する磁石温度推定器と、
を備えたことを特徴とするモータ磁石温度推定装置。
【請求項2】
前記同定パラメータは、２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁石の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqn、であり、
前記磁石温度推定器は、以下の（１）式により、前記磁石温度推定値を推定することを特徴とする請求項１記載のモータ磁石温度推定装置。
Ｔ＾：磁石温度推定値
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
ｉd：ｄ軸電流応答値
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数
前記磁石温度推定器は、以下の（１）式により、前記磁石温度推定値を推定することを特徴とする請求項１記載のモータ磁石温度推定装置。
【数1】
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
ｉd：ｄ軸電流応答値
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数
【請求項3】
前記同定パラメータは、２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、２０℃での磁束公称値Φn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqn、インダクタンスの温度係数γであり、
前記磁石温度推定器は、以下の（８）式により、前記磁石温度推定値を推定することを特徴とする請求項１記載のモータ磁石温度推定装置。
Ｔ＾：磁石温度推定値
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
ｉd：ｄ軸電流応答値
ｉq：ｑ軸電流応答値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
γ：インダクタンスの温度係数
前記磁石温度推定器は、以下の（８）式により、前記磁石温度推定値を推定することを特徴とする請求項１記載のモータ磁石温度推定装置。
【数8】
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
ｉd：ｄ軸電流応答値
ｉq：ｑ軸電流応答値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
γ：インダクタンスの温度係数
【請求項4】
以下の（３）式により前記ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力を導出することを特徴とする請求項２または３記載のモータ磁石温度推定装置。
ｖq＾dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
ＬＰＦ：ローパスフィルタ＝ｇdis／（ｓ＋ｇdis）
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
ｇdis：ｑ軸電圧外乱オブザーバのカットオフ周波数
ｓ：ラプラス演算子
Ｌqn：ｑ軸インダクタンスの公称値
Ｒan：抵抗の公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
【数3】
ＬＰＦ：ローパスフィルタ＝ｇdis／（ｓ＋ｇdis）
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
ｇdis：ｑ軸電圧外乱オブザーバのカットオフ周波数
ｓ：ラプラス演算子
Ｌqn：ｑ軸インダクタンスの公称値
Ｒan：抵抗の公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
【請求項5】
前記ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力ｖ＾q
disに、（４）式の定常値ｖ-
q
disを代入することを特徴とする請求項２または３記載のモータ磁石温度推定装置。
ｖ-
q
dis：定常値
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
【数4】
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータの磁石温度推定に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１では電圧センサで計測した誘起電圧を基に磁石温度を推定している。誘起電圧を用いた磁石温度推定はよく扱われるが、特許文献１では誘起電圧の周波数スペクトルの振幅に基づいた推定法を提案している。
【0003】
特許文献２ではトルクセンサを用いた磁石温度推定が提案されている。
【0004】
非特許文献１および特許文献３では，磁束鎖交数オブザーバを用いた磁石温度推定の手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１１８６５２号公報
【特許文献2】特開２０１９－１７０００４号公報
【特許文献3】特開２０２１－０１６２２６号公報
【特許文献4】特開２０２１－０９０３４０号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】加藤崇、佐々木健介、Ｄｉｅｇｏ Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ Ｌａｂｏｒｄａ、Ｄａｎｉｅｌ Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ Ａｌｏｎｓｏ、Ｄａｖｉｄ Ｄｉａｚ Ｒｅｉｇｏｓａ、「磁石磁束鎖交数オブザーバを用いた可変漏れ磁束型ＩＰＭＳＭにおける磁石温度推定手法」、電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）、Ｖｏｌ１４０，Ｎｏ．４、（２０２０）、Ｐ２６５－２７１
【非特許文献2】桐嘉伸、熊谷崇宏、日下佳祐、伊東淳一、「ワイヤレスセンシングを利用したＰＭモータ駆動中の巻線温度と磁石温度の比較」、産業応用部門大会，（２０１９）Ｎｏ．Ｙ－１１２，ｐｐ．Ｙ－１１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１のような誘起電圧を用いる手法は電圧を計測する必要があるため、電圧センサの追加が必要である。特許文献２のようなトルクセンサを前提とする手法では、トルクセンサの追加が必要となる。非特許文献１および特許文献３のオブザーバを用いる手法はモデルを必要とするため、正確なパラメータが必要である。
【0008】
以上示したようなことから、事前同定を用いて磁石温度を推定するモータ磁石温度推定装置を提供することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、コントローラによって制御されたインバータの出力電圧により駆動するモータの磁石温度を推定するモータ磁石温度推定装置であって、事前同定フェーズおよび推定フェーズに、前記モータの位相を検出する回転位置センサと、前記事前同定フェーズおよび前記推定フェーズに、前記インバータから出力された三相の電流応答値を検出する電流検出器と、前記事前同定フェーズに、磁石温度応答値を検出する磁石温度センサと、前記事前同定フェーズに、前記事前同定フェーズにおける前記電流応答値を回転座標変換したｄｑ軸電流応答値と、前記インバータの前記事前同定フェーズにおけるｄｑ軸電圧参照値と、前記事前同定フェーズにおける前記位相に基づいて算出された電気角応答値と、前記事前同定フェーズにおける前記磁石温度応答値と、の時系列データまたは平均値に基づいて、磁石温度推定値と前記磁石温度応答値の誤差を最小化する同定パラメータを導出する事前同定装置と、前記推定フェーズに、前記推定フェーズにおける前記電流応答値を回転座標変換した前記ｄｑ軸電流応答値と、前記推定フェーズにおける前記ｄｑ軸電圧参照値と、前記推定フェーズにおける前記位相に基づいて算出された前記電気角応答値と、前記同定パラメータに基づいて、前記磁石温度推定値を推定する磁石温度推定器と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
また、その一態様として、前記同定パラメータは、２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁石の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqn、であり、前記磁石温度推定器は、以下の（１）式により、前記磁石温度推定値を推定することを特徴とする。
【0011】
【数1】
【0012】
Ｔ＾：磁石温度推定値
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
ｉd：ｄ軸電流応答値
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数。
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値
ｉd：ｄ軸電流応答値
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数。
【0013】
また、他の態様として、前記同定パラメータは、２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、２０℃での磁束公称値Φn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqn、インダクタンスの温度係数γであり、前記磁石温度推定器は、以下の（８）式により、前記磁石温度推定値を推定することを特徴とする。
【0014】
【数8】
【0015】
Ｔ＾：磁石温度推定値
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
ｉd：ｄ軸電流応答値
ｉq：ｑ軸電流応答値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
γ：インダクタンスの温度係数。
ｖ＾q dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
Ｌdn：２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値
ｉd：ｄ軸電流応答値
ｉq：ｑ軸電流応答値
Φn：２０℃での磁束公称値
ωe：電気角応答値
Δｖqn：ｑ軸電圧オフセット公称値
α：抵抗の温度係数
β：磁束の温度係数
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
γ：インダクタンスの温度係数。
【0016】
また、その一態様として、以下の（３）式により前記ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力を導出することを特徴とする。
【0017】
【数3】
【0018】
ｖq＾dis：ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力
ＬＰＦ：ローパスフィルタ＝ｇdis／（ｓ＋ｇdis）
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
ｇdis：ｑ軸電圧外乱オブザーバのカットオフ周波数
ｓ：ラプラス演算子
Ｌqn：ｑ軸インダクタンスの公称値
Ｒan：抵抗の公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値。
ＬＰＦ：ローパスフィルタ＝ｇdis／（ｓ＋ｇdis）
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
ｇdis：ｑ軸電圧外乱オブザーバのカットオフ周波数
ｓ：ラプラス演算子
Ｌqn：ｑ軸インダクタンスの公称値
Ｒan：抵抗の公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値。
【0019】
また、他の態様として、前記ｑ軸電圧外乱オブザーバ出力ｖ＾q
disに、（４）式の定常値ｖ-
q
disを代入することを特徴とする。
【0020】
【数4】
【0021】
ｖ-
q
dis：定常値
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値。
ｖq *：ｑ軸電圧参照値
Ｒan：２０℃での抵抗公称値
ｉq：ｑ軸電流応答値。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、事前同定を用いて磁石温度を推定するモータ磁石温度推定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】実施形態１，２における磁石温度推定処理の概要を示すフローチャート。
【図2】実施形態１，２における事前同定フェーズのシステム構成図。
【図3】実施形態１，２における推定フェーズのシステム構成図。
【図4】ｑ軸電圧外乱オブザーバを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
【0025】
［実施形態１］
（事前同定を用いたＰＭモータ磁石温度推定）
本実施形態１のＰＭモータ磁石温度推定は、（１）事前同定フェーズと（２）推定フェーズで構成される。事前同定フェーズでは事前同定装置が磁石温度推定に必要なパラメータを事前に同定する。この事前同定フェーズの後、推定フェーズでは同定済みのパラメータを用いて磁石温度を推定する。
（事前同定を用いたＰＭモータ磁石温度推定）
本実施形態１のＰＭモータ磁石温度推定は、（１）事前同定フェーズと（２）推定フェーズで構成される。事前同定フェーズでは事前同定装置が磁石温度推定に必要なパラメータを事前に同定する。この事前同定フェーズの後、推定フェーズでは同定済みのパラメータを用いて磁石温度を推定する。
【0026】
【0027】
（１）事前同定フェーズ
事前同定装置１は、事前試験データ（時系列データまたは平均値）を入力する。事前試験データは、入力データとしてのｄｑ軸電圧参照値ｖdq *、ｄｑ軸電流応答値ｉdq、電気角応答値ωe、その他と、出力データとしての磁石温度応答値Ｔpmである。
事前同定装置１は、事前試験データ（時系列データまたは平均値）を入力する。事前試験データは、入力データとしてのｄｑ軸電圧参照値ｖdq *、ｄｑ軸電流応答値ｉdq、電気角応答値ωe、その他と、出力データとしての磁石温度応答値Ｔpmである。
【0028】
事前同定装置１は、磁石温度推定値と磁石温度応答値Ｔpmの誤差を最小化する同定パラメータを導出する。同定パラメータは２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、その他（ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqn等）である。
【0029】
（２）推定フェーズ
磁石温度推定器２は、試験データとしてｄｑ軸電圧参照値ｖdq *、ｄｑ軸電流応答値ｉdq、電気角応答値ωe、その他を入力する。また、磁石温度推定器２は、事前同定装置１の出力である同定パラメータ（２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、その他（ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqn等））を入力する。そして、それらに基づいて、後述する（１）式または（８）式により、磁石温度推定値Ｔ＾を出力する。
磁石温度推定器２は、試験データとしてｄｑ軸電圧参照値ｖdq *、ｄｑ軸電流応答値ｉdq、電気角応答値ωe、その他を入力する。また、磁石温度推定器２は、事前同定装置１の出力である同定パラメータ（２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、その他（ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqn等））を入力する。そして、それらに基づいて、後述する（１）式または（８）式により、磁石温度推定値Ｔ＾を出力する。
【0030】
図２に本実施形態１における事前同定フェーズのシステム構成を示す。
【0031】
コントローラ３は、電流制御器４と、二相三相変換器５と、三相二相変換器７と、極対数演算器８と、微分演算器（ラプラス演算子）９と、を備える。
【0032】
電流制御器４は、ｄｑ軸電流参照値ｉdq
*（ｄ軸電流参照値ｉd
*，ｑ軸電流参照値ｉq
*）とｄｑ軸電流応答値ｉdq（ｄ軸電流応答値ｉd，ｑ軸電流応答値ｉq）との偏差と電気角応答値ωeに基づいてｄｑ軸電圧参照値ｖdq
*（ｄ軸電圧参照値ｖd
*，ｑ軸電圧参照値ｖq
*）を出力する。二相三相変換器５は、ｄｑ軸電圧参照値ｖdq
*を位相θeに基づいて三相電圧参照値に変換する。
【0033】
インバータＩＮＶはコントローラ３によって制御される。インバータＩＮＶは三相電圧参照値に基づいてモータ（例えば、ＰＭモータ）Ｍに電圧を出力してモータＭを駆動する。モータＭには負荷６が接続されている。電流検出器１２はインバータＩＮＶから出力された三相の電流応答値ｉuvwを検出する。回転位置センサ１０は、モータＭの位相θを検出する。磁石温度センサ（例えば、熱電対）１１はモータＭの磁石温度応答値Ｔpmを検出する。
【0034】
極対数演算器８は、位相θに極対数ｐを乗算して極対数を考慮した位相θeを出力する。三相二相変換器７は、三相の電流応答値ｉuvwを極対数を考慮した位相θeに基づいてｄｑ軸電流応答値ｉdqに変換する。微分演算器（ラプラス演算子）９は、極対数を考慮した位相θeを微分して電気角応答値ωeを出力する。
【0035】
事前同定フェーズでは、推定フェーズで用いる入力変数（ｄｑ軸電圧参照値ｖd
*、ｖq
*、ｄｑ軸電流応答値ｉd、ｉq、電気角応答値ωe）と出力変数（磁石温度応答値Ｔpm）を時系列データとして取得し、事前同定装置１に入力する。磁石温度応答値Ｔpmは、図２のように磁石温度センサ１１を用いて取得する。
【0036】
磁石温度推定式は以下の（１）式であり、ＰＭモータのパラメータは２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn，２０℃での磁束公称値Φn、抵抗の温度係数α，磁束の温度係数β，ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnである。この（１）式の導出は＜推定式の導出＞にて説明する。
【0037】
【数1】
【0038】
（１）式と事前同定の時系列データをフィッティングの関数に適用し、パラメータを同定する。フィッティングでは、（２）式の最適化問題を数値計算により解くことで、２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、２０℃での磁束公称値Φn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnそれぞれの同定パラメータを導出する。
【0039】
【数2】
【0040】
この評価関数の拘束条件は（１）式、ならびに各パラメータの妥当な最大・最小値である。つまり、（Ｔpm－Ｔ＾）2が最小となるような各パラメータ値の組み合わせを見つける。
【0041】
データの与え方について、最もシンプルな方法は多数の条件の時系列データをそのまま与えることである。もし運転条件が一定であり各計測変数が一定で温度変化もデータ取得時間に対して十分遅い場合、各平均値を用いる。これにより計算コストを下げることができる。
【0042】
図３に本実施形態１における推定フェーズのシステム構成を示す。図３に示すように、推定フェーズの電力変換装置は、学習フェーズの電力変換装置（図２）と比較して磁石温度センサ１１、事前同定装置１が省略され、その代わりに磁石温度推定器２が追加されている。図３に示すように、電力変換装置は、磁石温度推定器２と、磁石温度推定器２で推定した磁石温度推定値Ｔ＾に基づいてインバータＩＮＶを制御するコントローラ３と、モータＭを駆動するインバータＩＮＶと、を備える。
【0043】
磁石温度推定器２は、（１）式に事前同定フェーズで得られた同定パラメータを代入したものである。コントローラ３内の変数の時系列データ（ｄｑ軸電圧参照値ｖd
*、ｖq
*、ｄｑ軸電流応答値ｉd、ｉq、電気角応答値ωe）を磁石温度推定器２に入力し、（１）式により磁石温度推定値Ｔ＾を出力する。入力するデータはオフライン，オンラインどちらでもよい。
＜推定式の導出＞
（１）式の推定式の導出方法を説明する。
＜推定式の導出＞
（１）式の推定式の導出方法を説明する。
【0044】
ｑ軸電圧外乱オブザーバは図４のブロック線図で表現される。図４に示すように、ｑ軸電圧外乱オブザーバ１３は乗算器１４においてｑ軸電流応答値ｉqに（Ｌqｓ＋Ｒan）を乗算する。減算器１５は、ｑ軸電圧参照値ｖq
*から乗算器１４の出力を減算する。乗算器１６は、減算器１５の出力にｇdis／（ｓ＋ｇdis）を乗算する。ｇdis／（ｓ＋ｇdis）はローパスフィルタを示し、ｇdisはカットオフ周波数であり、ｓはラプラス演算子である。数式としては（３）式で表される。
【0045】
【数3】
【0046】
ｖ＾q
disはｑ軸電圧外乱オブザーバ出力を示し、ＬＰＦはローパスフィルタ、Ｌqnはｑ軸インダクタンスの公称値，Ｒanは抵抗の公称値を示す。
【0047】
今回、ｑ軸電流応答値ｉqはほぼ定常値であり、磁石の温度変化は電流の変化に比べて十分遅い。このため電流の微分成分は無視し、オブザーバ出力の定常値ｖ-
q
disは（４）式で近似できる。-
【0048】
【数4】
【0049】
なお、電圧外乱は次の（５）式の等式を満たす。
【0050】
【数5】
【0051】
ここで、Ｌdはｄ軸インダクタンス、Φは磁束、ΔＬqはｑ軸インダクタンスのノミナル誤差、ΔＲaは抵抗のノミナル誤差、ΔＶqnはｑ軸電圧オフセット公称値を示す。
【0052】
（５）式の第一項は逆起電力、第二項はｑ軸インダクタンスのノミナル誤差に起因する電圧，第三項は抵抗のノミナル誤差に起因する電圧，第四項は電圧誤差である。第二項については、ｑ軸インダクタンスＬqの変動が小さい、定常ではほぼｄｉq／ｄｔ＝０のため考慮しない。今回、温度変化は次の（６）式、（７）式のように一次式で近似する。
【0053】
【数6】
【0054】
【数7】
【0055】
Ｒanは２０℃での抵抗公称値である。２０℃での抵抗は２０℃での抵抗公称値と等しいと仮定する。（６）式のＴは磁石温度、（７）式のＴは巻線温度で厳密には異なるが、今回これらは等しく「モータ温度」とする。非特許文献２により、磁石温度と巻線温度がほぼ同じであるとみなした。
【0056】
（６）式，（７）式を（５）式に代入しＴに関して整理することで、（１）式の温度推定式を得る。なお、（５）式に（６）式、（７）式を代入すると（１）式の「Ｌdn」の箇所は「Ｌd」となる。しかし、本実施形態１ではｄ軸インダクタンスの温度変化を考慮していないため「Ｌdn」＝「Ｌd」とみなして（１）式では「Ｌdn」としている。
【0057】
事前同定フェーズにおいて、事前同定装置１は同定パラメータとして、２０℃の抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnを得る
推定フェーズにおいて、磁石温度推定器２では（１）式のｑ軸電圧外乱オブザーバ出力Ｖ＾q disに（３）式を代入し、２０℃の抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnに同定パラメータを代入して、磁石温度推定値Ｔ＾を推定する。
推定フェーズにおいて、磁石温度推定器２では（１）式のｑ軸電圧外乱オブザーバ出力Ｖ＾q disに（３）式を代入し、２０℃の抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnに同定パラメータを代入して、磁石温度推定値Ｔ＾を推定する。
【0058】
なお、ｑ軸電圧参照値ｖq
*、ｑ軸電流応答値ｉqがほぼ一定値であるとき、または、実装を簡略化させたいとき、（１）式のｑ軸電圧外乱オブザーバ出力Ｖ＾q
disに（４）式の定常値ｖ-
q
disを代入してもよい。
【0059】
＜実験結果＞
ＰＭモータの試験データで実施した結果を表１に示す。温度計測値，温度推定値（同定パラメータを用いない場合と用いた場合）をそれぞれ比較した。表１より、同定パラメータを用いた方が温度計測値（真値）に近い推定値を示していることがわかる。
ＰＭモータの試験データで実施した結果を表１に示す。温度計測値，温度推定値（同定パラメータを用いない場合と用いた場合）をそれぞれ比較した。表１より、同定パラメータを用いた方が温度計測値（真値）に近い推定値を示していることがわかる。
【0060】
【表1】
【0061】
［効果］
本実施形態１の事前同定フェーズの構成（図２）を有し、磁石温度応答値Ｔpm、ｄｑ軸電圧参照値ｖdq *、ｄｑ軸電流応答値ｉdq、電気角応答値ωeの時系列データがあれば、磁石温度推定に必要なパラメータを事前に同定することができる。
本実施形態１の事前同定フェーズの構成（図２）を有し、磁石温度応答値Ｔpm、ｄｑ軸電圧参照値ｖdq *、ｄｑ軸電流応答値ｉdq、電気角応答値ωeの時系列データがあれば、磁石温度推定に必要なパラメータを事前に同定することができる。
【0062】
また、本実施形態１の推定フェーズの構成（図３）を有し、ｄｑ軸電圧参照値ｖdq
*、ｄｑ軸電流応答値ｉdq、電気角応答値ωeの時系列データがあれば、磁石温度を推定することができる。
【0063】
［実施形態２］
（インダクタンスの温度変化の考慮）
本実施形態２のシステム構成は学習フェーズ、推定フェーズともに実施形態１と同じとする。本実施形態２は、実施形態１と温度推定式のみが異なる。本実施形態２では、インダクタンスの温度変化も考慮する。インダクタンスの温度係数γとすると、本実施形態２の温度推定式は次の（８）式となる。
（インダクタンスの温度変化の考慮）
本実施形態２のシステム構成は学習フェーズ、推定フェーズともに実施形態１と同じとする。本実施形態２は、実施形態１と温度推定式のみが異なる。本実施形態２では、インダクタンスの温度変化も考慮する。インダクタンスの温度係数γとすると、本実施形態２の温度推定式は次の（８）式となる。
【0064】
【数8】
【0065】
本実施形態２では同定パラメータの温度変化を磁束、抵抗に加えてインダクタンスも考慮する。
【0066】
【数9】
【0067】
Ｌdnは２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値である。γはインダクタンスの温度係数である。（９）式のＴは本来鉄心温度であるが、磁石温度、巻線温度と等しい「モータ温度」とする。これら（６）式、（７）式、（９）式を（５）式に代入してＴに関して整理することで推定式の（８）式が得られる。
【0068】
事前同定フェーズにおいて、事前同定装置１は同定パラメータとして、２０℃の抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、インダクタンスの温度係数γ、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnを得る
推定フェーズにおいて、磁石温度推定器２では（８）式のｑ軸電圧外乱オブザーバ出力ｖ＾q disに（３）式のｖ＾q disを代入し、２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、インダクタンスの温度係数γ、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnに同定パラメータを代入して、磁石温度推定値Ｔ＾を推定する。
推定フェーズにおいて、磁石温度推定器２では（８）式のｑ軸電圧外乱オブザーバ出力ｖ＾q disに（３）式のｖ＾q disを代入し、２０℃での抵抗公称値Ｒan、２０℃での磁束公称値Φn、２０℃でのｄ軸インダクタンス公称値Ｌdn、抵抗の温度係数α、磁束の温度係数β、インダクタンスの温度係数γ、ｑ軸電圧オフセット公称値ΔＶqnに同定パラメータを代入して、磁石温度推定値Ｔ＾を推定する。
【0069】
なお、実施形態１と同様に本実施形態２でも、ｑ軸電圧参照値ｖq
*、ｑ軸電流応答値ｉqがほぼ一定値であるとき、または、実装を簡略化させたいとき、（８）式のｑ軸電圧外乱オブザーバ出力Ｖ＾q
disに（４）式の定常値ｖ-
q
disを代入してもよい。
【0070】
［効果］
本実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用効果を奏する。また、これに加えて、本実施形態２の温度推定式（８）式を用いれば、インダクタンスの温度変化（線形）がある場合も対応することができる。
本実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用効果を奏する。また、これに加えて、本実施形態２の温度推定式（８）式を用いれば、インダクタンスの温度変化（線形）がある場合も対応することができる。
【0071】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【0072】
１…事前同定装置
２…磁石温度推定器
３…コントローラ
４…電流制御器
５…二相三相変換器
６…負荷
７…三相二相変換器
８…極対数演算器
９…微分演算器（ラプラス演算子）
１０…回転位置センサ
１１…磁石温度センサ
１２…電流検出器
１３…ｑ軸電圧外乱オブザーバ
１４、１６…乗算器
１５…減算器
Ｍ…モータ
２…磁石温度推定器
３…コントローラ
４…電流制御器
５…二相三相変換器
６…負荷
７…三相二相変換器
８…極対数演算器
９…微分演算器（ラプラス演算子）
１０…回転位置センサ
１１…磁石温度センサ
１２…電流検出器
１３…ｑ軸電圧外乱オブザーバ
１４、１６…乗算器
１５…減算器
Ｍ…モータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】