特開 2023-180985 電動機の内部温度の推定装置、電動機の制御装置、及び電動機の内部温度の推定方法

(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】P2023180985

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】電動機の内部温度の推定装置、電動機の制御装置、及び電動機の内部温度の推定方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/62 20160101AFI20231214BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20231214BHJP

   H02K 11/25 20160101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

H02P29/62

H02K9/19 Z

H02K11/25

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022094698

(22)【出願日】2022-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】田渕 堅大

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 唱

(72)【発明者】

【氏名】加藤 弘樹

【テーマコード（参考）】

5H501

5H609

5H611

【Ｆターム（参考）】

5H501AA01

5H501AA20

5H501BB08

5H501DD04

5H501HB07

5H501LL01

5H501LL32

5H501LL39

5H501MM05

5H609BB03

5H609PP02

5H609PP06

5H609PP07

5H609QQ05

5H609QQ10

5H609RR46

5H609RR48

5H609SS21

5H609SS23

5H611AA01

5H611BB06

5H611UA04

(57)【要約】

【課題】ケース内において電動機が冷却液で冷却される場合であっても、電動機の内部温度における推定精度の低下を抑制するとともに内部温度を推定する計算負荷を低減することができる、電動機の内部温度の推定装置等を提供する。
【解決手段】軸線ＣＬ方向に筒状に延び且つコイル２８が巻回されたステータコア２２と、軸線ＣＬを中心に回転可能に配置されたロータ３０と、がケース７０内に収容されるとともに、ケース７０内においてコイル２８が第１冷却液である冷却油OILで冷却される電動機ＭＧの、内部温度（例えば、ロータコア３２内に埋め込まれた永久磁石３４の温度である磁石温度ＴＨmag）を推定する推定装置例えば電子制御装置１００は、冷却油OILにおけるコイル２８からの受熱後油温ＴＨoil2がケース温度ＴＨcaseと等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、現時点ｎにおける磁石温度ＴＨmagを推定する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に筒状に延び且つコイルが巻回されたステータコアと、前記軸線を中心に回転可能に配置されたロータと、がケース内に収容されるとともに、前記ケース内において前記コイルが第１冷却液で冷却される電動機の、内部温度の推定装置であって、
前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、前記内部温度を推定する
ことを特徴とする電動機の内部温度の推定装置。

【請求項2】

前記熱回路は、前記ステータコア及び前記コイルについて前記軸線方向における前記ステータコアの中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、前記ロータ内の温度が均一であるとみなした簡略化、前記ロータと前記第１冷却液との間で前記ケース内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、及び前記ケースと外気との間で前記ケース外の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、の少なくとも１つが行われている
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の内部温度の推定装置。

【請求項3】

前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度を推定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機の内部温度の推定装置。

【請求項4】

推定時点における前記電動機の回転速度及び前記電動機の出力トルクに基づいて、前記熱回路における各要素の発熱量をそれぞれ計算する発熱量計算部と、
前記熱回路を用いて、前記境界条件及び前記推定時点よりも予め定められた所定の期間だけ前の時点である直近時点における前記各要素の温度に基づいて、前記各要素の受放熱量をそれぞれ計算する受放熱量計算部と、
前記各要素の前記発熱量、前記受放熱量、及び予め定められた熱容量に基づいて、前記直近時点と前記推定時点との間の期間における前記各要素の温度変化量をそれぞれ計算する温度変化量計算部と、
前記直近時点での前記各要素の温度と、前記各要素の前記温度変化量と、に基づいて、前記推定時点における前記内部温度を推定する温度推定部と、を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の電動機の内部温度の推定装置。

【請求項5】

前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、前記電動機が停止状態となった停止時点における前記各要素の温度及び前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられるまでの期間と、前記電動機が運転状態に切り替えられた運転開始時点における前記各要素の初期温度と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた第１の関係に基づいて、前記各要素の温度を初期設定する初期温度設定部を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の電動機の内部温度の推定装置。

【請求項6】

前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、前記電動機が停止状態となった停止時点における前記各要素の温度及び前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられるまでの期間における前記第１温度及び前記第２温度の少なくとも一方の温度低下量と、前記電動機が運転状態に切り替えられた運転開始時点における前記各要素の初期温度と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた第２の関係に基づいて、前記各要素の温度を初期設定する初期温度設定部を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の電動機の内部温度の推定装置。

【請求項7】

軸線方向に筒状に延び且つコイルが巻回されたステータコアと、前記軸線を中心に回転可能に配置されたロータと、がケース内に収容されるとともに、前記ケース内において前記コイルが第１冷却液で冷却される電動機の、制御装置であって、
前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、推定された前記電動機の内部温度が予め定められた所定の判定温度以上となった場合には、前記電動機の出力制限を実行する
ことを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項8】

前記熱回路は、前記ステータコア及び前記コイルについて前記軸線方向における前記ステータコアの中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、前記ロータ内の温度が均一であるとみなした簡略化、前記ロータと前記第１冷却液との間で前記ケース内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、及び前記ケースと外気との間で前記ケース外の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、の少なくとも１つが行われている
ことを特徴とする請求項７に記載の電動機の制御装置。

【請求項9】

前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度を推定する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の電動機の制御装置。

【請求項10】

軸線方向に筒状に延び且つコイルが巻回されたステータコアと、前記軸線を中心に回転可能に配置されたロータと、がケース内に収容されるとともに、前記ケース内において前記コイルが第１冷却液で冷却される電動機の、内部温度の推定方法であって、
前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、前記内部温度を推定する
ことを特徴とする電動機の内部温度の推定方法。

【請求項11】

前記熱回路は、前記ステータコア及び前記コイルについて前記軸線方向における前記ステータコアの中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、前記ロータ内の温度が均一であるとみなした簡略化、前記ロータと前記第１冷却液との間で前記ケース内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、及び前記ケースと外気との間で前記ケース外の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、の少なくとも１つが行われている
ことを特徴とする請求項１０に記載の電動機の内部温度の推定方法。

【請求項12】

前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度を推定する
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電動機の内部温度の推定方法。

【請求項13】

推定時点における前記電動機の回転速度及び前記電動機の出力トルクに基づいて、前記熱回路における各要素の発熱量をそれぞれ計算し、
前記熱回路を用いて、前記境界条件及び前記推定時点よりも予め定められた所定の期間だけ前の時点である直近時点における前記各要素の温度に基づいて、前記各要素の受放熱量をそれぞれ計算し、
前記各要素の前記発熱量、前記受放熱量、及び予め定められた熱容量に基づいて、前記直近時点と前記推定時点との間の期間における前記各要素の温度変化量をそれぞれ計算し、
前記直近時点での前記各要素の温度と、前記各要素の前記温度変化量と、に基づいて、前記推定時点における前記内部温度を推定する
ことを特徴とする請求項１２に記載の電動機の内部温度の推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機の内部温度を推定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ケース内において、軸線方向に筒状に延び且つコイルが巻回されたステータコアと、その軸線を中心に回転可能に配置されたロータと、を備える電動機の内部温度の推定装置が知られている。例えば、特許文献１に記載のものがそれである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１０７９５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、電動機からの放熱経路に従って、電動機における各要素の発熱量と、電動機における各要素の熱の移動と、ケースから外気への放熱量と、ケースから冷却水への放熱量と、に基づいて、電動機の内部温度が推定される。ところで、電動機にはケース内においてその電動機が冷却液で冷却される様式のものがあるが、そのような様式の場合には、放熱経路を特定しにくいため、特許文献１に記載された推定装置では、電動機の内部温度を精度よく推定することが難しい。

【0005】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ケース内において電動機が冷却液で冷却される場合であっても、電動機の内部温度における推定精度の低下を抑制するとともに電動機の内部温度の推定装置における計算負荷を低減することができる、電動機の内部温度の推定装置、電動機の制御装置、及び電動機の内部温度の推定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１発明の要旨とするところは、軸線方向に筒状に延び且つコイルが巻回されたステータコアと、前記軸線を中心に回転可能に配置されたロータと、がケース内に収容されるとともに、前記ケース内において前記コイルが第１冷却液で冷却される電動機の、内部温度の推定装置であって、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、前記内部温度を推定することにある。

【0007】

第２発明の要旨とするところは、第１発明において、前記熱回路は、前記ステータコア及び前記コイルについて前記軸線方向における前記ステータコアの中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、前記ロータ内の温度が均一であるとみなした簡略化、前記ロータと前記第１冷却液との間で前記ケース内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、及び前記ケースと外気との間で前記ケース外の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、の少なくとも１つが行われていることにある。

【0008】

第３発明の要旨とするところは、第１発明又は第２発明において、前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度を推定することにある。

【0009】

第４発明の要旨とするところは、第３発明において、（ａ）推定時点における前記電動機の回転速度及び前記電動機の出力トルクに基づいて、前記熱回路における各要素の発熱量をそれぞれ計算する発熱量計算部と、（ｂ）前記熱回路を用いて、前記境界条件及び前記推定時点よりも予め定められた所定の期間だけ前の時点である直近時点における前記各要素の温度に基づいて、前記各要素の受放熱量をそれぞれ計算する受放熱量計算部と、（ｃ）前記各要素の前記発熱量、前記受放熱量、及び予め定められた熱容量に基づいて、前記直近時点と前記推定時点との間の期間における前記各要素の温度変化量をそれぞれ計算する温度変化量計算部と、（ｄ）前記直近時点での前記各要素の温度と、前記各要素の前記温度変化量と、に基づいて、前記推定時点における前記内部温度を推定する温度推定部と、を備えることにある。

【0010】

第５発明の要旨とするところは、第４発明において、前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、前記電動機が停止状態となった停止時点における前記各要素の温度及び前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられるまでの期間と、前記電動機が運転状態に切り替えられた運転開始時点における前記各要素の初期温度と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた第１の関係に基づいて、前記各要素の温度を初期設定する初期温度設定部を備えることにある。

【0011】

第６発明の要旨とするところは、第４発明において、前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、前記電動機が停止状態となった停止時点における前記各要素の温度及び前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられるまでの期間における前記第１温度及び前記第２温度の少なくとも一方の温度低下量と、前記電動機が運転状態に切り替えられた運転開始時点における前記各要素の初期温度と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた第２の関係に基づいて、前記各要素の温度を初期設定する初期温度設定部を備えることにある。

【0012】

第７発明の要旨とするところは、軸線方向に筒状に延び且つコイルが巻回されたステータコアと、前記軸線を中心に回転可能に配置されたロータと、がケース内に収容されるとともに、前記ケース内において前記コイルが第１冷却液で冷却される電動機の、制御装置であって、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、推定された前記電動機の内部温度が予め定められた所定の判定温度以上となった場合には、前記電動機の出力制限を実行することにある。

【0013】

第８発明の要旨とするところは、第７発明において、前記熱回路は、前記ステータコア及び前記コイルについて前記軸線方向における前記ステータコアの中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、前記ロータ内の温度が均一であるとみなした簡略化、前記ロータと前記第１冷却液との間で前記ケース内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、及び前記ケースと外気との間で前記ケース外の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、の少なくとも１つが行われていることにある。

【0014】

第９発明の要旨とするところは、第７発明又は第８発明において、前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度を推定することにある。

【0015】

第１０発明の要旨とするところは、軸線方向に筒状に延び且つコイルが巻回されたステータコアと、前記軸線を中心に回転可能に配置されたロータと、がケース内に収容されるとともに、前記ケース内において前記コイルが第１冷却液で冷却される電動機の、内部温度の推定方法であって、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、前記内部温度を推定することにある。

【0016】

第１１発明の要旨とするところは、第１０発明において、前記熱回路は、前記ステータコア及び前記コイルについて前記軸線方向における前記ステータコアの中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、前記ロータ内の温度が均一であるとみなした簡略化、前記ロータと前記第１冷却液との間で前記ケース内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、及び前記ケースと外気との間で前記ケース外の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、の少なくとも１つが行われていることにある。

【0017】

第１２発明の要旨とするところは、第１０発明又は第１１発明において、前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度を推定することにある。

【0018】

第１３発明の要旨とするところは、第１２発明において、（ａ）推定時点における前記電動機の回転速度及び前記電動機の出力トルクに基づいて、前記熱回路における各要素の発熱量をそれぞれ計算し、（ｂ）前記熱回路を用いて、前記境界条件及び前記推定時点よりも予め定められた所定の期間だけ前の時点である直近時点における前記各要素の温度に基づいて、前記各要素の受放熱量をそれぞれ計算し、（ｃ）前記各要素の前記発熱量、前記受放熱量、及び予め定められた熱容量に基づいて、前記直近時点と前記推定時点との間の期間における前記各要素の温度変化量をそれぞれ計算し、（ｄ）前記直近時点での前記各要素の温度と、前記各要素の前記温度変化量と、に基づいて、前記推定時点における前記内部温度を推定することにある。

【発明の効果】

【0019】

第１発明の電動機の内部温度の推定装置によれば、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、前記内部温度が推定される。電動機の内部温度を推定するために用いる熱回路において、第１冷却液におけるコイルからの受熱後温度とケースの温度とが等しい第１温度とみなされることにより、熱回路が簡略化される。これにより、ケース内において電動機が第１冷却液で冷却される場合であっても、電動機の内部温度における推定精度の低下を抑制するとともに電動機の内部温度の推定装置における計算負荷を低減することができる。

【0020】

第２発明の電動機の内部温度の推定装置によれば、第１発明において、前記熱回路は、前記ステータコア及び前記コイルについて前記軸線方向における前記ステータコアの中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、前記ロータ内の温度が均一であるとみなした簡略化、前記ロータと前記第１冷却液との間で前記ケース内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、及び前記ケースと外気との間で前記ケース外の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、の少なくとも１つが行われている。熱回路における第２発明に列記された簡略化の少なくとも１つが行われた場合には、これらの簡略化が行われていない場合に比較して電動機の内部温度の推定装置における計算負荷を更に低減することができる。

【0021】

第３発明の電動機の内部温度の推定装置によれば、第１発明又は第２発明において、前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度が推定される。熱回路を用いて前記境界条件によって内部温度が推定されることにより、内部温度の推定精度の低下が抑制される。

【0022】

第４発明の電動機の内部温度の推定装置によれば、第３発明において、（ａ）推定時点における前記電動機の回転速度及び前記電動機の出力トルクに基づいて、前記熱回路における各要素の発熱量をそれぞれ計算する発熱量計算部と、（ｂ）前記熱回路を用いて、前記境界条件及び前記推定時点よりも予め定められた所定の期間だけ前の時点である直近時点における前記各要素の温度に基づいて、前記各要素の受放熱量をそれぞれ計算する受放熱量計算部と、（ｃ）前記各要素の前記発熱量、前記受放熱量、及び予め定められた熱容量に基づいて、前記直近時点と前記推定時点との間の期間における前記各要素の温度変化量をそれぞれ計算する温度変化量計算部と、（ｄ）前記直近時点での前記各要素の温度と、前記各要素の前記温度変化量と、に基づいて、前記推定時点における前記内部温度を推定する温度推定部と、が備えられる。発熱量計算部、受放熱量計算部、温度変化量計算部、及び温度推定部が備えられることにより、ケース内において電動機が第１冷却液で冷却される場合であっても、電動機の内部温度を推定することができる。

【0023】

第５発明の電動機の内部温度の推定装置によれば、第４発明において、前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、前記電動機が停止状態となった停止時点における前記各要素の温度及び前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられるまでの期間と、前記電動機が運転状態に切り替えられた運転開始時点における前記各要素の初期温度と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた第１の関係に基づいて、前記各要素の温度を初期設定する初期温度設定部が備えられる。電動機が停止状態から運転状態に切り替えられる場合でも、このような初期温度設定部による各要素の温度の初期設定が行われることにより、初期設定が行われない場合に比較して電動機の内部温度の推定装置により推定された内部温度が実際の温度に早期に収束しやすくなる。すなわち、推定装置における電動機の内部温度の推定精度が向上する。

【0024】

第６発明の電動機の内部温度の推定装置によれば、第４発明において、前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、前記電動機が停止状態となった停止時点における前記各要素の温度及び前記電動機が停止状態から運転状態に切り替えられるまでの期間における前記第１温度及び前記第２温度の少なくとも一方の温度低下量と、前記電動機が運転状態に切り替えられた運転開始時点における前記各要素の初期温度と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた第２の関係に基づいて、前記各要素の温度を初期設定する初期温度設定部が備えられる。これにより、電動機の内部温度の推定装置において、第５発明と同様の効果を奏する。

【0025】

第７発明の電動機の制御装置によれば、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、推定された前記電動機の内部温度が予め定められた所定の判定温度以上となった場合には、前記電動機の出力制限が実行される。これにより、電動機の制御装置において、第１発明と同様の効果を奏し、電動機の内部温度を即時且つ推定精度の低下が抑制された状態で推定することができる。内部温度の推定精度の低下が抑制される場合には、そうでない場合に比較して電動機の性能劣化を回避するために予め定められた所定の判定温度を高めに設定して電動機の出力性能を引き出しつつ電動機の性能劣化を回避したり、或いは、比較的耐熱性が低い等級の永久磁石を採用することでコストを低減しつつ電動機の出力性能を最大限引き出したりすることができる。

【0026】

第８発明の電動機の制御装置によれば、第７発明において、第２発明と同様の熱回路の簡略化が行われている。これにより、電動機の制御装置において、第２発明と同様の効果を奏する。

【0027】

第９発明の電動機の制御装置によれば、第７発明又は第８発明において、前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度が推定される。これにより、電動機の制御装置において、第３発明と同様の効果を奏する。

【0028】

第１０発明の電動機の内部温度の推定方法によれば、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱後温度が前記ケースの温度と等しい第１温度とみなした熱回路を用いて、前記内部温度が推定される。これにより、電動機の内部温度の推定方法において、第１発明と同様の効果を奏する。

【0029】

第１１発明の電動機の内部温度の推定方法によれば、第１０発明において、第２発明と同様の熱回路の簡略化が行われている。これにより、電動機の内部温度の推定方法において、第２発明と同様の効果を奏する。

【0030】

第１２発明の電動機の内部温度の推定方法によれば、第１０発明又は第１１発明において、前記熱回路を用いて、前記第１温度と、前記コイルの温度、前記第１冷却液における前記コイルからの受熱前温度、及び前記第１冷却液を冷却する第２冷却液における前記第１冷却液からの受熱前温度の少なくとも１つである第２温度と、を境界条件として、前記内部温度が推定される。これにより、電動機の内部温度の推定方法において、第３発明と同様の効果を奏する。

【0031】

第１３発明の電動機の内部温度の推定方法によれば、第１２発明において、（ａ）推定時点における前記電動機の回転速度及び前記電動機の出力トルクに基づいて、前記熱回路における各要素の発熱量がそれぞれ計算され、（ｂ）前記熱回路を用いて、前記境界条件及び前記推定時点よりも予め定められた所定の期間だけ前の時点である直近時点における前記各要素の温度に基づいて、前記各要素の受放熱量がそれぞれ計算され、（ｃ）前記各要素の前記発熱量、前記受放熱量、及び予め定められた熱容量に基づいて、前記直近時点と前記推定時点との間の期間における前記各要素の温度変化量がそれぞれ計算され、（ｄ）前記直近時点での前記各要素の温度と、前記各要素の前記温度変化量と、に基づいて、前記推定時点における前記内部温度が推定される。これにより、電動機の内部温度の推定方法において、第４発明と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の実施例１に係る、電動機及び冷却回路の概略構成図であって、電動機を軸線方向の断面図で表したものである。

【図2】本発明の実施例１に係る、電動機及び冷却回路の概略構成図であって、電動機を図１に示す矢印Ｄの方向に見たものである。

【図3】電動機のロータ内に埋め込まれた永久磁石の温度を推定するために用いる簡略化前の熱回路の一例である。

【図4】本発明の実施例１に係る、簡略化後の熱回路の一例及び電動機のロータ内に埋め込まれた永久磁石の温度を推定する電子制御装置の機能ブロック図である。

【図5】図４に示す熱回路の各要素を代表して、ある要素の温度変化を示したものである。

【図6】図４に示す熱回路の各要素を代表して、ある要素の初期温度の設定方法に用いられる初期温度推定関数の例である。

【図7】図４に示す電子制御装置における制御作動を説明するフローチャートの一例である。

【図8】本発明の実施例２に係る、熱回路の各要素を代表して、ある要素の初期温度の設定方法に用いられる初期温度推定関数の例である。

【図9】本発明の実施例３に係る、簡略化後の熱回路の一例及び電動機のロータ内に埋め込まれた永久磁石の温度を推定する電子制御装置の機能ブロック図である。

【図10】本発明の実施例４に係る、簡略化後の熱回路の一例及び電動機のロータ内に埋め込まれた永久磁石の温度を推定する電子制御装置の機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の各実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。また、実施例２～４は、先行する実施例１と略同じ構成であるため異なる部分を中心に説明することとし、実施例１と機能において実質的に共通する部分には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

【実施例0034】

図１及び図２は、本発明の実施例１に係る、電動機ＭＧ及び冷却回路４８の概略構成図であって、図１は、電動機ＭＧを軸線ＣＬ方向の断面図で表したものであり、図２は、電動機ＭＧを図１に示す矢印Ｄの方向に見たものである。図２では、ケース７０は不図示である。軸線ＣＬは、電動機ＭＧの回転中心線であり、軸線ＣＬ方向とは、軸線ＣＬが延びる方向である。

【0035】

電動機ＭＧは、例えばハイブリッド車や電気自動車等の車両１０に搭載された電動機（モータ）としての機能及び発電機（ジェネレータ）としての機能を有する回転電機であって、所謂モータジェネレータである。電動機ＭＧは、例えば車両１０の走行用駆動力源である。電動機ＭＧは、例えばロータ３０の内部に永久磁石３４が配置された（埋め込まれた）構造をもつＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor：埋込磁石型モータ）であって、周知の同期電動機である。

【0036】

電動機ＭＧは、ステータ２０及びロータ３０を備える。電動機ＭＧは、非回転部材であるケース７０内に収容されている。

【0037】

ステータ２０は、ステータコア２２及びそのステータコア２２に巻回されたコイル２８を備える。ステータコア２２は、例えば電磁鋼板が軸線ＣＬ方向に複数枚積層されている。ステータコア２２は、軸線ＣＬを中心とする筒状である。ステータコア２２の内周部２２ｉには、ステータコア２２の径方向の外周側に向かう方向の深さを有し且つ軸線ＣＬ方向に貫通する複数の溝部すなわちスロット２６が等角度間隔で設けられている。隣接するスロット２６間には、歯部２４が形成されている。それぞれのスロット２６には、それらスロット２６間の歯部２４を電磁石とするためにコイル２８が巻回されている。コイル２８のうちステータコア２２から軸線ＣＬ方向に突出している部分がコイルエンド２８ｅである。軸線ＣＬ方向において、コイルエンド２８ｅは、一端側に位置する一端側コイルエンド２８ｅ１と、他端側に位置する他端側コイルエンド２８ｅ２と、を含む。軸線ＣＬ方向において、コイル２８のうちスロット２６内の中央部をスロット内コイル２８ｃということとする。コイルエンド２８ｅのそれぞれは、軸線ＣＬを中心にした環状となっている。歯部２４は、前述したコイル２８に例えば三相交流電流が流されることにより電磁石となって回転磁界を発生させる。

【0038】

ロータ３０は、ステータコア２２の内周側において、軸線ＣＬを中心に回転可能に配置されている。ロータ３０は、ロータコア３２、そのロータコア３２の内部に埋め込まれた永久磁石３４、及びロータシャフト３６を備える。ロータコア３２は、例えば電磁鋼板が軸線ＣＬ方向に複数枚積層され、軸線ＣＬを中心とする円筒状である。ステータコア２２の内周部２２ｉとロータコア３２の外周部３２ｏとは、空隙Ｇを介してステータコア２２の径方向に対向している。永久磁石３４は、例えばネオジウム鉄磁石や希土類コバルト磁石などの磁性材料で構成された焼結磁石である。内周部３２ｉには、連結されて軸線ＣＬまわりに回転可能なロータシャフト３６が挿通されている。ロータシャフト３６は、軸線ＣＬ方向において一端側に配置されたベアリング４０及び他端側に配置されたベアリング４２を介してケース７０に支持されている。ロータシャフト３６は、例えば鋼鉄製である。ロータ３０は、ステータ２０が発生する回転磁界により回転可能とされる。

【0039】

ケース７０は、電動機ＭＧ、ベアリング４０、ベアリング４２、及び冷却油流路６０をその内部に収容し、ステータコア２２及び冷却油流路６０を連結して固定している。ケース７０は、例えばアルミニウム純度の低い鋳物用アルミニウム材料から形成された、アルミニウム合金製であって、ケース７０内における空気に比較して熱伝導率ｋ［W/(m・K)］が十分高い。

【0040】

冷却油流路６０は、例えば軸線ＣＬを通る鉛直線上におけるステータ２０の直上において軸線ＣＬに対して平行に配置され、その内部を冷却油OILが流れている。冷却油OILは、例えばＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）である。冷却油流路６０には、吐出孔６２，６４が設けられている。吐出孔６２，６４は、それぞれ鉛直線下方側に冷却油流路６０の周方向に２個ずつ設けられている。吐出孔６２及び吐出孔６４からは、一端側コイルエンド２８ｅ１及び他端側コイルエンド２８ｅ２に冷却油OILがそれぞれ滴下される。このように一端側コイルエンド２８ｅ１及び他端側コイルエンド２８ｅ２は、吐出孔６２，６４から滴下された冷却油OILにより同様の構成で冷却される。なお、冷却油OILは、本発明における「第１冷却液」に相当する。

【0041】

滴下された冷却油OILは、環状であるコイルエンド２８ｅのそれぞれの上部からコイルエンド２８ｅの周方向に沿って流れ落ちる。流れ落ちた冷却油OILは、ケース７０内の下部に設けられた油だまり６８に溜まる。このように、ケース７０内において、吐出孔６２，６４から滴下された冷却油OILにより、コイル２８が冷却される。

【0042】

ラジエータ５８は、冷却水WATをケース７０外であるエンジンルーム内の空気を介して外気７２で冷却する熱交換器である。冷却水WATは、例えば水にエチレングリコール等が添加されたＬＬＣ（Long Life Coolant）である。ポンプ５６は、オイルクーラー５２から流れ出た冷却水WATをラジエータ５８及びインバータ４６経由でオイルクーラー５２に還流させる。なお、冷却水WATは、本発明における「第２冷却液」に相当し、エンジンルーム内の空気は、本発明における「ケース外の空気」に相当する。

【0043】

オイルクーラー５２は、冷却油OILを冷却水WATで冷却する熱交換器である。オイルクーラー５２での熱交換により、コイル２８からの受熱後の冷却油OILの油温である受熱後油温ＴＨoil2［K］は、コイル２８からの受熱前の冷却油OILの油温である受熱前油温ＴＨoil1［K］（＜ＴＨoil2）に下降させられる。オイルクーラー５２での熱交換により、オイルクーラー５２での熱交換前の冷却水WATの水温である熱交換前水温ＴＨwat1［K］は、オイルクーラー５２での熱交換後の冷却水WATの水温である熱交換後水温ＴＨwat2［K］（＞ＴＨwat1）に上昇させられる。なお、受熱前油温ＴＨoil1、受熱後油温ＴＨoil2、及び熱交換前水温ＴＨwat1は、本発明における「第１冷却液におけるコイルからの受熱前温度」、「第１冷却液におけるコイルからの受熱後温度」、及び「第２冷却液における第１冷却液からの受熱前温度」にそれぞれ相当する。

【0044】

冷却回路４８は、上述した、冷却油流路６０と油だまり６８との間で循環する冷却油OILの流路、オイルクーラー５２、ポンプ５０、オイルクーラー５２とラジエータ５８との間で循環する冷却水WATの流路、ラジエータ５８、及びポンプ５６を備える。

【0045】

ここから、熱伝導、すなわち放熱及び受熱について説明する。図１及び図２では、電動機ＭＧにおける熱伝導の方向を太い黒矢印で示している。また、冷却回路４８において、冷却油OIL及び冷却水WATがそれぞれ流れる方向を、破線の矢印及び一点鎖線の矢印でそれぞれ示している。

【0046】

例えば、軸線ＣＬ方向におけるスロット内コイル２８ｃで発生した熱は、コイルエンド２８ｅへ伝導されたり、ステータコア２２の外周部２２ｏや内周部２２ｉに伝導されたりする。外周部２２ｏに伝導された熱は、ステータコア２２を連結して固定しているケース７０へ放熱される。内周部２２ｉに伝導された熱は、空隙Ｇを介してロータコア３２の外周部３２ｏに放熱される。外周部３２ｏに伝導された熱は、内周部３２ｉ、ロータシャフト３６、ベアリング４０，４２を介してケース７０に放熱される。ケース７０の熱は、エンジンルーム内の空気を介して外気７２へ放熱されたり、エンジンルーム内の空気及び車体を介して外気７２に放熱されたりする。

【0047】

オイルクーラー５２で冷却された冷却油OILは、吐出孔６２，６４から滴下され、コイルエンド２８ｅをそれぞれ冷却し、油だまり６８に流れ落ちる。すなわち、コイル２８で発生した熱がコイルエンド２８ｅで冷却油OILにそれぞれ放熱され、受熱した冷却油OILは油だまり６８に流れ落ちる。ロータコア３２の内周部３２ｉ及び外周部３２ｏからは、ケース７０内の空気を介して冷却油OILに放熱され得る。また、コイルエンド２８ｅからも、ケース７０内の空気を介して冷却油OILにそれぞれ放熱され得る。受熱した冷却油OILは、ポンプ５０によりオイルクーラー５２に送られ、オイルクーラー５２で冷却水WATにより冷却された後に冷却油流路６０に還流させられる。すなわち、受熱した冷却油OILから冷却水WATに放熱される。

【0048】

ラジエータ５８で冷却された冷却水WATは、オイルクーラー５２で冷却油OILから受熱する。受熱した冷却水WATは、ポンプ５６によりラジエータ５８に送られ、ラジエータ５８で外気７２により冷却された後にオイルクーラー５２に還流させられる。すなわち、受熱した冷却水WATから外気７２に放熱される。

【0049】

図３は、電動機ＭＧのロータ３０内に埋め込まれた永久磁石３４の温度である磁石温度ＴＨmag［K］を推定するために用いる簡略化前の熱回路の一例である。熱回路（網）とは、電圧差、電気抵抗、及びコンデンサ（電気を溜めるもの）から電流の過渡状態を計算できる電気回路と同様に、温度差、熱抵抗、及び熱容量（熱を溜めるもの）から熱伝導（熱流）の過渡状態を計算できるように等価的に表現されたものである。ここで、熱回路における「要素」とは、熱回路上に等価的に表された電動機ＭＧや冷却回路４８の構成要素であって、具体的には、熱回路において複数の熱抵抗の間に位置する結節点（ノード）であって熱容量を有するものである。また、「内部温度」とは、電動機ＭＧにおいて直接的に温度を計測できない電動機ＭＧの内部の温度であって、例えば磁石温度ＴＨmagである。熱回路は、内部温度である磁石温度ＴＨmagが計算される、電動機ＭＧの構成要素の永久磁石３４を、「要素」として含む。なお、磁石温度ＴＨmagは、本発明における「内部温度」に相当する。

【0050】

図３に示す熱回路は、一端側コイルエンド２８ｅ１、他端側コイルエンド２８ｅ２、スロット内コイル２８ｃ、ステータコア２２、外周部３２ｏ、内周部３２ｉ、永久磁石３４、ロータシャフト３６、ケース７０、コイル２８からの受熱前の冷却油OIL、及びコイル２８からの受熱後の冷却油OILなどの各要素と、それら各要素間の熱抵抗Ｒ［K/W］と、で表されている。図３では、各要素が有する熱容量Ｃq［J/K］は、省略されている。

【0051】

熱抵抗Ｒとは、任意の２要素間の熱の伝わりにくさを数値化したものである。熱抵抗Ｒは、２要素間で熱が流れる経路である熱流路における熱伝導率ｋ［W/(m・K)］に反比例し、熱流路の断面積Ｓ［m²］に反比例し、熱流路の長さＬ［m］に比例する。したがって、熱抵抗Ｒは、２要素間の熱流路の物性（例えば、熱伝導率ｋ）及び２要素間の熱流路の形状（例えば、熱流路の断面積Ｓや長さＬ）によって、予め実験的に或いは設計的にそれぞれ定められる。

【0052】

例えば、一端側コイルエンド２８ｅ１とスロット内コイル２８ｃとの間、他端側コイルエンド２８ｅ２とスロット内コイル２８ｃとの間、スロット内コイル２８ｃとステータコア２２との間、ステータコア２２とロータコア３２の外周部３２ｏとの間、ステータコア２２とケース７０との間、ロータシャフト３６とケース７０との間、一端側コイルエンド２８ｅ１と受熱前の冷却油OILとの間、及び他端側コイルエンド２８ｅ２と受熱前の冷却油OILとの間は、それぞれ熱抵抗値Ｒ１ａ、熱抵抗値Ｒ１ｂ、熱抵抗値Ｒ２、熱抵抗値Ｒ３、熱抵抗値Ｒ４、熱抵抗値Ｒ５、熱抵抗値Ｒ６ａ、及び熱抵抗値Ｒ６ｂで接続されたものとされる。

【0053】

コイル２８からの受熱後の冷却油OILは、油だまり６８に溜まっている。すなわち、受熱後の冷却油OILは、ケース７０内の空気に比較して熱伝導率ｋが高いケース７０と広い面積で接触している。そのため、図３に示す破線Ｘ０内の熱抵抗値を零とみなすことができる。すなわちケース７０の温度であるケース温度ＴＨcase［K］と受熱後油温ＴＨoil2とが等しいとみなすことができる。このようにみなすことで熱回路が簡略化される。例えば、ケース温度ＴＨcase及び受熱後油温ＴＨoil2の一方は、他方で代替することができる。本発明において、ケース温度ＴＨcaseは、受熱後油温ＴＨoil2と同義である。

【0054】

一端側コイルエンド２８ｅ１及び他端側コイルエンド２８ｅ２は、コイル２８が突出しているのが軸線ＣＬ方向の一端側か他端側かが異なるだけである。一端側コイルエンド２８ｅ１及び他端側コイルエンド２８ｅ２は、それぞれ吐出孔６２，６４から滴下された冷却油OILで同様の構成により冷却される。したがって、図３に示す破線Ｘ１内の熱伝導に関して、ステータコア２２及びコイル２８は、軸線ＣＬ方向におけるステータコア２２の中央部を中心に対称であるとみなすことができる。例えば、一端側コイルエンド２８ｅ１及び他端側コイルエンド２８ｅ２は、それぞれの温度が同じであるとみなすことができる。また、熱抵抗値Ｒ１ａと熱抵抗値Ｒ１ｂとは、同じであるとみなすことができる。

【0055】

図３に示す破線Ｘ２内の熱抵抗値を零であるとみなすことができる。すなわち、ロータ３０内の温度が均一であるとみなした簡略化ができる。ロータコア３２、ロータシャフト３６、及び永久磁石３４は、熱伝導率ｋが比較的高い材料であるとともに、これらは直接物理的に接触しているためである。例えば、スロット内コイル２８ｃとステータコア２２との間には、コイル２８を絶縁する外被があるが、この外被はロータ３０内の各要素に比較して熱伝導率ｋが低い。また、ステータコア２２及びロータ３０の間は、空隙Ｇを介して熱伝導されるのに対して、ロータ３０内の各要素間は接触した部分を介して熱伝導される。したがって、熱抵抗値Ｒ２及び熱抵抗値Ｒ３に比較して、ロータ３０内における熱抵抗値は十分低い。これにより、破線Ｘ２内についてすなわちロータ３０内について、外周部３２ｏ、内周部３２ｉ、永久磁石３４、及びロータシャフト３６は、それぞれの温度が同じであるとみなして簡略化することができる。

【0056】

コイルエンド２８ｅに滴下された受熱前の冷却油OILへのコイル２８からの放熱に比較して、ケース７０内の空気を介した放熱は、圧倒的に小さい。例えば、図３に示す一点鎖線Ｙ１内の熱抵抗Ｒ、一点鎖線Ｙ２内の熱抵抗Ｒ、一点鎖線Ｙ３内の熱抵抗Ｒをそれぞれ無限大であるとみなすことができる。すなわち、熱回路は、一点鎖線Ｙ１内、一点鎖線Ｙ２内、及び一点鎖線Ｙ３内でのケース７０内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化をすることができる。

【0057】

なお、上記熱回路の簡略化によって、複数の要素が１つの要素にまとめられた場合には、そのまとめられた１つの要素の熱容量Ｃqは、その要素の物性（例えば、熱伝導率ｋ）、形状等によって、予め実験的に或いは設計的に定められる。

【0058】

図４は、本発明の実施例１に係る、簡略化後の熱回路の一例及び電動機ＭＧのロータ３０内に埋め込まれた永久磁石３４の温度を推定する電子制御装置１００の機能ブロック図である。図４に示す熱回路は、図３で説明した各種の簡略化が行われている。

【0059】

電子制御装置１００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。なお、電子制御装置１００は、本発明における「推定装置」に相当するとともに「制御装置」にも相当する。また、本発明における「制御装置」は、本発明の「推定装置」を含む構成である。

【0060】

電子制御装置１００には、車両１０に備えられた各種センサ等（例えばコイルエンド温度センサ８０、油温センサ８４、ＭＧ回転速度センサ９０、車速センサ９２、アクセル開度センサ９４など）による検出値に基づく各種信号等（例えば一端側コイルエンド２８ｅ１の温度であるコイルエンド温度ＴＨend［K］、受熱後油温ＴＨoil2、電動機ＭＧの回転速度であるＭＧ回転速度Ｎmg［rpm］、車速Ｖ［km/h］、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc［%］など）が、それぞれ入力される。なお、コイルエンド温度ＴＨendは、本発明における「コイルの温度」に相当する。

【0061】

電子制御装置１００からは、車両１０に備えられた各装置（例えばインバータ４６など）に各種指令信号（例えば電動機ＭＧを制御するためのＭＧ制御信号Ｓmgなど）が、それぞれ出力される。

【0062】

電子制御装置１００は、取得判定部１００ａ、初期温度設定部１００ｂ、発熱量計算部１００ｃ、受放熱量計算部１００ｄ、温度変化量計算部１００ｅ、温度推定部１００ｆ、磁石温度判定部１００ｇ、及び電動機制御部１００ｈを機能的に備える。

【0063】

電動機制御部１００ｈは、車両１０に対する要求駆動量を実現するように電動機ＭＧから出力されるトルクであるＭＧトルクＴmg［N・m］を制御する。例えばアクセル開度θacc及び車速Ｖと車両１０に要求される要求トルクＴreq［N・m］との関係（例えば、駆動力マップ）に、実際のアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで要求トルクＴreqを算出する。ＭＧ制御信号Ｓmgは、例えばそのときのＭＧ回転速度ＮmgにおけるＭＧトルクＴmgを出力する電動機ＭＧの消費電力Ｗm［W］の指令値である。なお、ＭＧトルクＴmgは、本発明における「電動機の出力トルク」に相当する。

【0064】

取得判定部１００ａは、熱回路を用いて、現時点ｎ［s］よりも所定の期間Δtだけ前の時点（以下、「直近時点ｍ」と記す。）での各要素の温度ＴＨ（ｍ）が取得可能か否かを判定する。所定の期間Δtは、例えば熱回路を用いて、その期間内に磁石温度ＴＨmagが計算可能であり且つ磁石温度ＴＨmagが繰り返し計算される周期であって、予め定められた期間である。本明細書では、各要素の温度ＴＨや要素Ａの温度ＴＨaについて、例えばＴＨ（ｍ）,ＴＨ（ｎ）のように丸括弧が付加されている場合には、付加された丸括弧内の文字が表す時点における温度のことを意味する。なお、磁石温度ＴＨmagを推定する現時点ｎは、本発明における「推定時点」に相当する。

【0065】

取得判定部１００ａにより直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）が取得できないと判定された場合には、初期温度設定部１００ｂは、直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）を設定する。取得判定部１００ａにより各要素の温度ＴＨ（ｍ）が取得できないと判定された場合において、初期温度設定部１００ｂによる各要素の温度ＴＨ（ｍ）の設定を、初期設定といい、初期設定される温度を初期温度ということとする。初期温度設定部１００ｂによる初期温度の設定方法については、後述する。

【0066】

発熱量計算部１００ｃは、熱回路の各要素における発熱量Ｑg［W］をそれぞれ計算する。電動機ＭＧにおける発熱は、主に鉄損、銅損、機械損により発生する。鉄損とは、コイルが巻回された磁性材料（代表的には鉄類）において発生する損失であって、ヒステリシス損や渦電流損である。銅損とは、コイルにおいて、そのコイルの抵抗成分により発生する損失である。機械損とは、ベアリング４２の摩擦、回転部品の風損により発生する損失である。これら鉄損、銅損、機械損は、ＭＧ回転速度Ｎmg及びＭＧトルクＴmgに依存する。

【0067】

ここで、ＭＧ回転速度Ｎmg及びＭＧトルクＴmgと、熱回路の各要素での単位時間当たりの発熱量Ｑgと、の実験的に或いは設計的に予め定められた関係であるマップを、発熱量マップということとする。発熱量マップは、要素毎にそれぞれ用意されている。例えば、要素Ａの発熱量マップに現時点ｎでのＭＧ回転速度Ｎmg及びＭＧトルクＴmgを適用することで、要素Ａにおける単位時間当たりの発熱量Ｑgaが計算される。

【0068】

受放熱量計算部１００ｄは、直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）を取得するとともに、熱回路の各要素での受放熱量Ｑt［W］をそれぞれ計算する。例えば、要素Ａに対して熱抵抗値Ｒabで接続された要素Ｂがある場合、要素Ｂに対する要素Ａの単位時間当たりの二要素間受放熱量Ｑtab［W］は、直近時点ｍでの要素Ｂの温度ＴＨb［K］と要素Ａの温度ＴＨa［K］との差を熱抵抗値Ｒabで除したもの｛＝（ＴＨb－ＴＨa）／Ｒab｝と計算される。二要素間受放熱量Ｑtabが負値である場合は、要素Ａの要素Ｂに対する単位時間当たりの放熱量であり、二要素間受放熱量Ｑtabが正値である場合は、要素Ａにおける要素Ｂからの単位時間当たりの受熱量である。要素Ａに対して複数の要素Ｂが熱抵抗を介してそれぞれ接続されている場合には、複数の要素Ｂのそれぞれに対する二要素間受放熱量Ｑtabが計算された後にそれら計算された二要素間受放熱量Ｑtabが合計されることで、要素Ａにおける単位時間当たりの受放熱量Ｑta［W］が計算される。本実施例における熱回路を用いた磁石温度ＴＨmagの推定では、油温センサ８４及びコイルエンド温度センサ８０でそれぞれ検出された受熱後油温ＴＨoil2及びコイルエンド温度ＴＨendが境界条件とされる。境界条件とは、熱回路を用いて磁石温度ＴＨmagを推定する場合に、満たすべき条件である。

【0069】

温度変化量計算部１００ｅは、熱回路の各要素での温度変化量ΔＴＨ［K/s］をそれぞれ計算する。例えば、ある要素Ａについて、単位時間当たり発熱量Ｑga［W］、単位時間当たり受放熱量Ｑta、及び熱容量Ｃqaである場合、所定の期間Δtにおける要素Ａの温度変化量ΔＴＨa［K］は、｛（Ｑga＋Ｑta）／Ｃqa×Δt｝と計算される。熱容量Ｃqaは、要素Ａの物性（例えば、熱伝導率ｋ）、形状等によって、予め実験的に或いは設計的に定められる。

【0070】

温度推定部１００ｆは、現時点ｎでの各要素の温度ＴＨ（ｎ）をそれぞれ推定する。例えば、直近時点ｍでの要素Ａの温度ＴＨa（ｍ）と温度変化量ΔＴＨaとの和｛＝ＴＨa（ｍ）＋ΔＴＨa｝が現時点ｎでの要素Ａの温度ＴＨa（ｎ）として計算される、すなわち推定される。

【0071】

図５は、図４に示す熱回路の各要素を代表して、ある要素Ａの温度変化を示したものである。図５において、横軸は時間ｔ［s］であり、縦軸は要素Ａの温度ＴＨa［K］である。

【0072】

図４に戻り、磁石温度判定部１００ｇは、温度推定部１００ｆにより推定された現時点ｎにおける磁石温度ＴＨmag（ｎ）が判定温度ＴＨmag_jdg［K］以上であるか否かを判定する。判定温度ＴＨmag_jdgは、永久磁石３４が温度上昇によって減磁しないように、実験的に或いは設計的に予め定められた上限温度である。なお、判定温度ＴＨmag_jdgは、本発明における「所定の判定温度」に相当する。

【0073】

磁石温度判定部１００ｇにより磁石温度ＴＨmag（ｎ）が判定温度ＴＨmag_jdg以上であると判定されると、電動機制御部１００ｈは、磁石温度ＴＨmagが低下するようにすなわち電動機ＭＧでの発熱量Ｑgが低下するように、電動機ＭＧの出力制限を実行する。例えば、ＭＧ回転速度ＮmgやＭＧトルクＴmgがそれまでよりも低下させられる。

【0074】

以上説明したように、熱回路を用いた、現時点ｎでの各要素の温度ＴＨ（ｎ）の推定では、直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）を取得する必要がある。例えば、所定の期間Δt毎に、熱回路を用いて各要素の温度ＴＨ（ｎ）の推定が繰り返し行われる場合には、現時点ｎよりも所定の期間Δtだけ前の直近時点ｍで推定された各要素の温度ＴＨ（ｍ）を取得することができる。ところで、例えばイグニッションスイッチがオフ状態（ＩＧ－ＯＦＦ）からオン状態（ＩＧ－ＯＮ）に切り替えられることにより電動機ＭＧが停止状態から運転開始状態とされて車両１０の走行が開始される場合には、この電動機ＭＧが停止状態から運転開始状態に切り替えられるまでの期間（以下、「停止期間Ｔstop」という。）において熱回路を用いた各要素の温度ＴＨの推定が行われない場合がある。このような場合、現時点ｎに相当する運転開始時点ｔs［s］における直近時点ｍ（＝ｔs－Δt）における各要素の温度ＴＨ（ｍ）を取得することができない。そのため、直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）を決める必要がある。

【0075】

初期温度設定部１００ｂは、直近時点ｍにおける各要素の温度ＴＨ（ｍ）が取得できない場合は、初期設定を行う。

【0076】

図６は、図４に示す熱回路における要素を代表して、ある要素Ａの初期温度の設定方法に用いられる初期温度推定関数Ｆ１の例である。初期温度推定関数Ｆ１は、要素毎にそれぞれ用意されている。初期温度推定関数Ｆ１は、停止時点ｔe［s］での要素Ａの温度である停止時温度ＴＨa（ｔe）及び停止期間Ｔstop［s］と、運転開始時点ｔsにおける直近時点ｍでの要素Ａの初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた関係を示す関数である。初期温度推定関数Ｆ１は、本発明における「第１の関係」に相当する。例えば、停止期間Ｔstopは、不図示のタイマーによって計測される。図６に示すように、例えば運転開始時点ｔsよりも前の前回の走行においてイグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に切り替えられて電動機ＭＧが停止状態となった停止時点ｔeでは、要素Ａの温度は、停止時温度ＴＨa（ｔe）と推定されている。初期温度推定関数Ｆ１は、停止期間Ｔstopが長くなるに従って、要素Ａの初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）が停止時温度ＴＨa（ｔe）から外気温ＴＨair［K］に向かって収束するようになっている。

【0077】

所定の収束期間Ｔcon［s］は、要素Ａの温度が外気温ＴＨairに略同じになる、すなわち要素Ａの温度ＴＨaと外気温ＴＨairとの差が所定温度差以内に収束すると推定される期間であって、予め定められた期間である。所定温度差は、要素Ａについて推定された初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）と実際の温度である実温度ＴＨareal［K］との誤差、特に運転開始直後において推定された誤差が磁石温度ＴＨmagを推定する上で許容範囲内となる予め定められた温度差である。例えば、停止時温度ＴＨa（ｔe）は、停止時点ｔe（例えば、前回の走行の終了時点）における要素Ａについて計算された温度とされる。所定の収束期間Ｔconが経過した後は、初期温度推定関数Ｆ１により定められる要素Ａの初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）は、外気温ＴＨairと略同じであるコイルエンド温度ＴＨendや受熱後油温ＴＨoil2とされる。

【0078】

各要素の温度ＴＨ（ｍ）が取得できないと判定された場合、初期温度設定部１００ｂは、初期温度推定関数Ｆ１に運転開始時点ｔsにおける停止期間Ｔstopを適用して推定された要素Ａの初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）を、運転開始時点ｔsでの要素Ａにおける初期温度として初期設定する。

【0079】

ところで、初期温度推定関数Ｆ１を用いて推定された要素Ａの初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）が図６に示すように要素Ａの実温度ＴＨarealよりも高く設定されたり、低く設定されたりする場合がある。熱回路を用いた各要素の温度の推定では、境界条件である受熱後油温ＴＨoil2及びコイルエンド温度ＴＨendにセンサによる検出値である実測値が適用されているため、例えば初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）が実温度ＴＨarealよりも高く設定された場合、熱回路上の二要素間受放熱量Ｑtabがそれぞれ実際よりも大きくなるように計算される。一方、例えば初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）が実温度ＴＨarealよりも低く設定された場合、熱回路上の二要素間受放熱量Ｑtabがそれぞれ実際よりも小さくなるように計算される。これにより、運転開始時点ｔsから熱回路を用いて各要素の温度の推定が繰り返される毎に、推定された現時点ｎでの要素Ａの温度ＴＨa（ｎ）が実温度ＴＨarealに近づいていく。そのため、初期温度推定関数Ｆ１を用いて推定される、例えば要素Ａの初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）は、高精度でなくとも良い。

【0080】

図７は、図４に示す電子制御装置１００における制御作動を説明するフローチャートの一例である。図７のフローチャートは、イグニッションスイッチがオン状態にされて電動機ＭＧが運転状態となっている場合に、繰り返し実行される。

【0081】

まず、取得判定部１００ａの機能に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１０において、現時点ｎにおける直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）が取得可能か否かが判定される。Ｓ１０の判定が否定された場合には、初期温度設定部１００ｂの機能に対応するＳ２０において、直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）がそれぞれ初期設定される。

【0082】

Ｓ１０の判定が肯定された場合及びＳ２０の実行後は、発熱量計算部１００ｃの機能に対応するＳ３０において、現時点ｎでのＭＧ回転速度Ｎmg及びＭＧトルクＴmgが取得される。Ｓ３０の実行後は、発熱量計算部１００ｃの機能に対応するＳ４０において、Ｓ３０で取得された現時点ｎでのＭＧ回転速度Ｎmg及びＭＧトルクＴmgに基づいて、各要素での発熱量Ｑgがそれぞれ計算される。

【0083】

Ｓ４０の実行後は、受放熱量計算部１００ｄの機能に対応するＳ５０において、直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）がそれぞれ取得される。Ｓ５０の実行後は、受放熱量計算部１００ｄの機能に対応するＳ６０において、Ｓ５０で取得された直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）及び各要素間の熱抵抗Ｒに基づいて、各要素間での受放熱量Ｑtがそれぞれ計算される。

【0084】

Ｓ６０の実行後は、温度変化量計算部１００ｅの機能に対応するＳ７０において、Ｓ４０で計算された各要素の発熱量Ｑg、Ｓ６０で計算された受放熱量Ｑt、及び各要素の熱容量Ｃqに基づいて、所定の期間Δtにおける各要素での温度変化量ΔＴＨがそれぞれ計算される。Ｓ７０の実行後は、温度推定部１００ｆの機能に対応するＳ８０において、現時点ｎでの各要素の温度ＴＨ（ｎ）がそれぞれ計算されて推定される。Ｓ８０では、現時点ｎでの磁石温度ＴＨmagも計算される。

【0085】

Ｓ８０の実行後は、磁石温度判定部１００ｇの機能に対応するＳ９０において、現時点ｎでの磁石温度ＴＨmagが判定温度ＴＨmag_jdg以上であるか否かが判定される。Ｓ９０の判定が肯定された場合、電動機制御部１００ｈの機能に対応するＳ１００において、電動機ＭＧの出力制限が実行される。Ｓ９０の判定が否定された場合、電動機制御部１００ｈの機能に対応するＳ１１０において、電動機ＭＧの出力制限が実行されない。Ｓ１００の実行後及びＳ１１０の実行後は、リターンとなる。

【0086】

本実施例の電子制御装置１００によれば、受熱後油温ＴＨoil2がケース温度ＴＨcaseと等しいとみなした熱回路を用いて磁石温度ＴＨmagが推定される。また、その推定された磁石温度ＴＨmagが判定温度ＴＨmag_jdg以上となった場合には、電動機ＭＧの出力制限が実行される。磁石温度ＴＨmagを推定するために用いる熱回路において、受熱後油温ＴＨoil2とケース温度ＴＨcaseとが等しいとみなされることにより、熱回路が簡略化される。これにより、ケース７０内において電動機ＭＧが冷却油OILで冷却される場合であっても、磁石温度ＴＨmagにおける推定精度の低下を抑制するとともに電子制御装置１００における磁石温度ＴＨmagの計算負荷を低減することができる。また、磁石温度ＴＨmagの推定精度の低下が抑制される場合には、そうでない場合に比較して電動機ＭＧの性能劣化を回避するために定められた判定温度ＴＨmag_jdgを高めに設定して電動機ＭＧの出力性能を引き出しつつ電動機ＭＧの性能劣化を回避したり、或いは、比較的耐熱性が低い等級の永久磁石３４を採用することでコストを低減しつつ電動機ＭＧの出力性能を最大限引き出したりすることができる。

【0087】

本実施例の電子制御装置１００によれば、熱回路は、ステータコア２２及びコイル２８について軸線ＣＬ方向におけるステータコア２２の中央部を中心に対称であるとみなした簡略化、ロータ３０内の温度が均一であるとみなした簡略化、及びロータ３０と冷却油OILとの間でケース７０内の空気を介した受放熱が無いものとみなした簡略化、が行われている。熱回路におけるこれらの簡略化が行われた場合には、これらの簡略化が行われていない場合に比較して磁石温度ＴＨmagの計算負荷を更に低減することができる。

【0088】

本実施例の電子制御装置１００によれば、熱回路を用いて、受熱後油温ＴＨoil2とコイルエンド温度ＴＨendとを境界条件として磁石温度ＴＨmagが推定され、推定された磁石温度ＴＨmagが判定温度ＴＨmag_jdg以上となった場合には、電動機ＭＧの出力制限が実行される。熱回路を用いて前記境界条件によって磁石温度ＴＨmagが推定されることにより、磁石温度ＴＨmagの推定精度の低下が抑制される。

【0089】

本実施例の電子制御装置１００によれば、（ａ）現時点ｎにおけるＭＧ回転速度Ｎmg及びＭＧトルクＴmgに基づいて、熱回路における各要素の発熱量Ｑgをそれぞれ計算する発熱量計算部１００ｃと、（ｂ）熱回路を用いて、境界条件及び直近時点ｍにおける各要素の温度ＴＨ（ｍ）に基づいて、各要素の受放熱量Ｑtをそれぞれ計算する受放熱量計算部１００ｄと、（ｃ）各要素の発熱量Ｑg、受放熱量Ｑt、及び熱容量Ｃqに基づいて、直近時点ｍと現時点ｎとの間の期間における各要素の温度変化量ΔＴＨをそれぞれ計算する温度変化量計算部１００ｅと、（ｄ）直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）と温度変化量ΔＴＨとに基づいて、現時点ｎにおける磁石温度ＴＨmagを推定する温度推定部１００ｆと、（ｅ）推定された磁石温度ＴＨmagが判定温度ＴＨmag_jdg以上となった場合には、電動機ＭＧの出力制限を実行する電動機制御部１００ｈと、が備えられる。発熱量計算部１００ｃ、受放熱量計算部１００ｄ、温度変化量計算部１００ｅ、温度推定部１００ｆ、及び電動機制御部１００ｈが備えられることにより、ケース７０内において電動機ＭＧが冷却油OILで冷却される場合であっても、磁石温度ＴＨmagを推定することができる。また、電動機ＭＧの出力性能を引き出しつつ電動機ＭＧの性能劣化を回避したり或いは比較的耐熱性が低い等級の永久磁石３４を採用することでコストを低減しつつ電動機ＭＧの出力性能を最大限引き出したりすることができる。

【0090】

本実施例の電子制御装置１００によれば、電動機ＭＧが停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、初期温度推定関数Ｆ１に基づいて、各要素の初期温度ＴＨ（ｔs－Δt）を初期設定する初期温度設定部１００ｂが備えられる。電動機ＭＧが停止状態から運転状態に切り替えられる場合でも、このような初期温度設定部１００ｂによる各要素の初期温度ＴＨ（ｔs－Δt）の初期設定が行われることにより、初期設定が行われない場合に比較して電子制御装置１００により推定される磁石温度ＴＨmagが実際の温度に早期に収束しやすくなる。すなわち、電子制御装置１００における磁石温度ＴＨmagの推定精度が向上する。

【0091】

本実施例の電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法によれば、受熱後油温ＴＨoil2がケース温度ＴＨcaseと等しいとみなした熱回路を用いて、磁石温度ＴＨmagが推定される。これにより、電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法において、電子制御装置１００と同様の効果を奏する。

【0092】

本実施例の電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法によれば、本実施例の電子制御装置１００と同様に、熱回路の簡略化が行われたり熱回路における各要素の初期温度ＴＨ（ｔs－Δt）が初期設定されたりすることにより、それぞれ同様の効果を奏する。

【0093】

本実施例の電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法によれば、熱回路を用いて、受熱後油温ＴＨoil2とコイルエンド温度ＴＨendとを境界条件として磁石温度ＴＨmagが推定される。これにより、電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法において、電子制御装置１００と同様の効果を奏する。

【0094】

本実施例の電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法によれば、（ａ）現時点ｎにおけるＭＧ回転速度Ｎmg及びＭＧトルクＴmgに基づいて、熱回路における各要素の発熱量Ｑgがそれぞれ計算され、（ｂ）熱回路を用いて、境界条件及び直近時点ｍにおける各要素の温度ＴＨ（ｍ）に基づいて、各要素の受放熱量Ｑtがそれぞれ計算され、（ｃ）各要素の発熱量Ｑg、受放熱量Ｑt、及び熱容量Ｃqに基づいて、直近時点ｍと現時点ｎとの間の期間における各要素の温度変化量ΔＴＨがそれぞれ計算され、（ｄ）直近時点ｍでの各要素の温度ＴＨ（ｍ）と各要素の温度変化量ΔＴＨとに基づいて、現時点ｎにおける磁石温度ＴＨmagが推定される。これにより、電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法において、本実施例の電子制御装置１００と同様の効果を奏する。

【実施例0095】

図８は、本発明の実施例２に係る、熱回路の各要素を代表して、ある要素Ａの設定方法に用いられる初期温度推定関数Ｆ２の例である。本実施例では、前述の実施例１で用いられた図６の初期温度推定関数Ｆ１の替わりに、図８の初期温度推定関数Ｆ２が用いられる点が異なる。初期温度推定関数Ｆ２は、要素毎にそれぞれ用意されている。

【0096】

初期温度推定関数Ｆ２は、停止時温度ＴＨa（ｔe）及び停止期間Ｔstopにおける受熱後油温ＴＨoil2の温度低下量ΔＴＨoil2［K］と、運転開始時点ｔsにおける直近時点ｍでの要素Ａの初期温度ＴＨa（ｔs－Δt）と、の間の実験的に或いは設計的に予め定められた関係である。初期温度推定関数Ｆ２は、本発明における「第２の関係」に相当する。停止期間Ｔstopが長くなるに従って、受熱後油温ＴＨoil2が停止時点ｔeでの油温ＴＨ０［K］から外気温ＴＨairに向かって収束するとともに、要素Ａの温度ＴＨaも外気温ＴＨairに向かって収束する。したがって、温度低下量ΔＴＨoil2が大きくになるに従って、要素Ａの温度ＴＨaが停止時温度ＴＨa（ｔe）から外気温ＴＨairに向かって収束する。なお、温度低下量ΔＴＨoil2は、本発明における「第１温度及び第２温度の少なくとも一方の温度低下量」に相当する。

【0097】

図８に示すように、例えば停止時点ｔeでの受熱後油温ＴＨoil2が油温ＴＨ０であり且つ運転開始時点ｔsでの受熱後油温ＴＨoil2が油温ＴＨ１［K］である場合すなわち温度低下量ΔＴＨoil2が「ＴＨ０－ＴＨ１」である場合には、要素Ａの初期温度ＴＨa（ts－Δt）は「ＴＨa（ｔe）－Ｔ１」とされる。例えば、停止時点ｔeでの受熱後油温ＴＨoil2が油温ＴＨ０であり且つ運転開始時点ｔsでの受熱後油温ＴＨoil2が油温ＴＨ２（＝ＴＨair）［K］である場合すなわち温度低下量ΔＴＨoil2が「ＴＨ０－ＴＨ２」である場合には、要素Ａの初期温度ＴＨa（ts－Δt）は「ＴＨa（ｔe）－Ｔ２」とされる。

【0098】

本実施例の電子制御装置１００によれば、電動機ＭＧが停止状態から運転状態に切り替えられる場合には、初期温度推定関数Ｆ２に基づいて、各要素の初期温度ＴＨ（ｔs－Δt）を初期設定する初期温度設定部１００ｂが備えられる。電動機ＭＧが停止状態から運転状態に切り替えられる場合でも、このような初期温度設定部１００ｂによる各要素の初期温度ＴＨ（ｔs－Δt）の初期設定が行われることにより、初期設定が行われない場合に比較して電子制御装置１００により推定される磁石温度ＴＨmagが実温度に早期に収束しやすくなる。すなわち、電子制御装置１００における磁石温度ＴＨmagの推定精度が向上する。なお、本実施例に係る初期温度設定部１００ｂでは、車両１０には停止期間Ｔstopを計測するタイマーが不要である。

【0099】

本実施例の電子制御装置１００及び電動機ＭＧの磁石温度ＴＨmagの推定方法によれば、前述の実施例１と同様の構成を有することで、それに応じて実施例１と同様の効果を奏する。