特許 7578051 モータ温度推定システム、方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】モータ温度推定システム、方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/62 20160101AFI20241029BHJP

【ＦＩ】

H02P29/62

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021064644

(22)【出願日】2021-04-06

(65)【公開番号】P2022160112

(43)【公開日】2022-10-19

【審査請求日】2023-09-12

(73)【特許権者】

【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】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】井山 寛之

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－３１５９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４６１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２２８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３３８９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ４／００

２１／００－２５／０３

２５／０４

２５／０８－３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

温度センサによって事前に測定されたモータの温度Ｔ（℃）の変化である第１の温度時系列データを生成する第１温度時系列データ生成手段と、
前記第１の温度時系列データに対応する期間において、前記モータに印加した電圧、前記電圧を印加することによって前記モータから取得される電流、及び回転速度に基づいて算出された抵抗値ｒ（Ω）の変化を抵抗値時系列データとして生成する抵抗値時系列データ生成手段と、
前記モータの温度Ｔを推定するための式Ｔ＝αｒ＋βにおけるパラメータα（℃／Ω）及びβ（℃）を変化させ、前記第１の温度時系列データにおける温度が一定ではない任意の時間帯ごとに異なるα及びβの候補パラメータセットを用いて、前記抵抗値時系列データの前記抵抗値ｒを前記式に代入することによって、前記モータの温度Ｔを推定演算した第２の温度時系列データを生成する第２温度時系列データ生成手段と、
事前に測定された前記第１の温度時系列データと、推定演算された前記第２の温度時系列データとを比較し、前記任意の時間帯ごとに両者の適合度を算出することによって、前記任意の時間帯ごとに異なる候補パラメータセットのうち前記適合度が最も高くなる候補パラメータセットを選択し、前記式における前記パラメータα及びβとして決定するパラメータ決定手段と、
を備える、モータ温度推定システム。

【請求項2】

前記パラメータを用いて前記モータの温度を推定演算する推定演算手段をさらに備える、
請求項１に記載のモータ温度推定システム。

【請求項3】

温度センサによって事前に測定されたモータの温度Ｔ（℃）の変化である第１の温度時系列データを生成するステップと、
前記第１の温度時系列データに対応する期間において、前記モータに印加した電圧、前記電圧を印加することによって前記モータから取得される電流、及び回転速度に基づいて算出された抵抗値ｒ（Ω）の変化を抵抗値時系列データとして生成するステップと、
前記モータの温度Ｔを推定するための式Ｔ＝αｒ＋βにおけるパラメータα（℃／Ω）及びβ（℃）を変化させ、前記第１の温度時系列データにおける温度が一定ではない任意の時間帯ごとに異なるα及びβの候補パラメータセットを用いて、前記抵抗値時系列データの前記抵抗値ｒを前記式に代入することによって、前記モータの温度Ｔを推定演算した第２の温度時系列データを生成するステップと、
事前に測定された前記第１の温度時系列データと、推定演算された前記第２の温度時系列データとを比較し、前記任意の時間帯ごとに両者の適合度を算出することによって、前記任意の時間帯ごとに異なる候補パラメータセットのうち前記適合度が最も高くなる候補パラメータセットを選択し、前記式における前記パラメータα及びβとして決定するステップと、
を備える、モータ温度推定方法。

【請求項4】

温度センサによって事前に測定されたモータの温度Ｔ（℃）の変化である第１の温度時系列データを生成する処理と、
前記第１の温度時系列データに対応する期間において、前記モータに印加した電圧、前記電圧を印加することによって前記モータから取得される電流、及び回転速度に基づいて算出された抵抗値ｒ（Ω）の変化を抵抗値時系列データとして生成する処理と、
前記モータの温度Ｔを推定するための式Ｔ＝αｒ＋βにおけるパラメータα（℃／Ω）及びβ（℃）を変化させ、前記第１の温度時系列データにおける温度が一定ではない任意の時間帯ごとに異なるα及びβの候補パラメータセットを用いて、前記抵抗値時系列データの前記抵抗値ｒを前記式に代入することによって、前記モータの温度Ｔを推定演算した第２の温度時系列データを生成する処理と、
事前に測定された前記第１の温度時系列データと、推定演算された前記第２の温度時系列データとを比較し、前記任意の時間帯ごとに両者の適合度を算出することによって、前記任意の時間帯ごとに異なる候補パラメータセットのうち前記適合度が最も高くなる候補パラメータセットを選択し、前記式における前記パラメータα及びβとして決定する処理と、
をコンピュータに実行させるモータ温度推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ温度推定システム、方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機において、ロータの高速回転に起因する磁石渦電流により、モータが発熱する。モータの発熱は、回転モータのトルク低下等の動作不良が生じさせる虞がある。そのため、モータ温度を常時監視する必要がある。回転電機のロータは、構造上モータ温度を直接計測することができない場合が多い。そのため、様々なモータ温度の推定方法が提案されている。特許文献１において、モータ温度を直接計測せず、モータの電流値と、モータ温度の変化値に基づいてモータ温度の推定を行う装置に関する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２０４３５８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において開示された技術を用いてモータ温度の推定を行う場合、モータの前回測定した温度と現在の温度との差分に基づいて温度を推定する。このとき、例えば外部熱源によるモータ温度の変化等の影響により、モータ温度の推定精度の十分な向上を望めない虞がある。

【0005】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、モータ温度の推定精度を高めたモータ温度推定システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るモータ温度推定システムは、モータの温度を測定する温度センサが取得した温度データに基づいて、第１の温度時系列データを生成する第１温度時系列データ生成手段と、前記第１の温度時系列データに基づいて、抵抗値時系列データを生成する抵抗値時系列データ生成手段と、前記抵抗値時系列データに基づいて、前記モータの温度を推定演算するためのパラメータを変化させることによって、第２の温度時系列データを生成する第２温度時系列データ生成手段と、前記第１の温度時系列データと、前記第２の温度時系列データと、を比較することによって、前記パラメータを決定するパラメータ決定手段を備える。

【0007】

本発明の一態様に係るモータ温度推定方法は、モータの温度を測定する温度センサが取得した温度データに基づいて、第１の温度時系列データを生成するステップと、前記第１の温度時系列データに基づいて、抵抗値時系列データを生成するステップと、前記抵抗値時系列データに基づいて、前記モータの温度を推定演算するためのパラメータを変化させることによって、第２の温度時系列データを生成するステップと、前記第１の温度時系列データと、前記第２の温度時系列データとを比較することによって、前記パラメータを決定するステップを備える。

【0008】

本発明の一態様に係るプログラムは、モータの温度を測定する温度センサが取得した温度データに基づいて、第１の温度時系列データを生成する処理と、前記第１の温度時系列データに基づいて、抵抗値時系列データを生成する処理と、前記抵抗値時系列データに基づいて、前記モータの温度を推定演算するためのパラメータを変化させることによって、第２の温度時系列データを生成する処理と、前記第１の温度時系列データと、前記第２の温度時系列データとを比較することによって、前記パラメータを決定する処理と、をコンピュータに実行させる。

【0009】

前記パラメータを用いて前記モータの温度を推定演算する推定演算手段をさらに備えてもよい。このような構成により、モータ温度の推定の精度を向上できる。

【0010】

抵抗値時系列データ生成手段は、前記モータに電圧を印加することによって取得した電流値と、回転速度と、に基づいて、前記抵抗値時系列データを生成してもよい。このような構成により、モータ外部からの熱源に起因する温度変化は抵抗値の変化として現れるため、モータ温度の推定の精度を向上できる。

【0011】

前記抵抗値をｒ、前記パラメータをα及びβとしたとき、前記モータの温度ＴはＴ＝αｒ＋βによって推定演算してもよい。このような構成により、前回温度を利用しない推定方式となるため、モータの電源の再投入等による初期温度の影響を受けずにモータ温度の推定ができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明により、モータ温度の推定精度を高めたモータ温度推定システム、方法及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明にかかる実施形態１におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明にかかる実施形態１におけるモータ温度推定装置の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明にかかる実施形態１におけるモータのｄ軸の電流値及び回転速度の時系列グラフの図である。

【図4】本発明にかかる実施形態１におけるモータのｑ軸の電流値及び回転速度の時系列グラフの図である。

【図5】本発明にかかる実施形態１における事前にモータ温度を測定した結果と、モータ温度を推定した結果のグラフを示した図である。

【図6】本発明にかかる実施形態１におけるモータの温度を求める処理のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む。）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

【0015】

＜実施形態１＞
図１を用いて、本実施形態のモータ制御装置１について説明する。図１は、本実施形態にかかるモータ制御装置１の構成を示すブロック図である。モータ制御装置１は、３相交流モータ２０を制御する。

【0016】

３相交流モータ２０は、例えば回転子及び固定子を有し、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を備える。３相交流モータ２０は、ロータの回転角θを検出する角度センサ（不図示）を備えてもよい。

【0017】

モータ制御装置１は、モータ温度推定装置１０、固定座標変換部２１、空間ベクトル変換部２２、ドライバ部２３、電流検出部２４、３相２相変換部２５、回転座標変換部２６及び回転角処理部２７を備える。

【0018】

モータ温度推定装置１０は、３相交流モータ２０の回転速度ω、ｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑ及びｄｑ軸電流Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑを取得し、これらの値に基づいて、モータ温度Ｔを推定演算する。

【0019】

固定座標変換部２１は、３相交流モータ２０への入力電圧に対して、座標変換処理を行う。座標変換処理は、ｄｑ回転座標系の信号から、３相交流モータ２０の回転角θに基づいてαβ直交座標系の信号に変換する逆Ｐａｒｋ変換によるものでもよい。３相交流モータ２０への入力電圧は、ｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑとする。固定座標変換部２１は、算出した直交座標系の電圧を、空間ベクトル変換部２２に対して出力する。なお、出力されたα軸及びβ軸電圧を、以下、αβ軸電圧Ｖ_α、Ｖ_βという。

【0020】

空間ベクトル変換部２２は、固定座標変換部２１からαβ軸電圧Ｖ_α、Ｖ_βを入力する。空間ベクトル変換部２２は、αβ軸電圧Ｖ_α、Ｖ_βに対して座標変換処理を行う。座標変換処理は、αβ直交座標系の信号を、三相座標系の時間領域の信号に変換する逆Ｃｌａｒｋｅ変換によるものでもよい。空間ベクトル変換部２２は、３相交流モータ２０の３相に対応する電圧、すなわち、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧に座標変換処理した相電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、Ｖ_ｗを算出する。空間ベクトル変換部２２は、算出した相電圧Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ、Ｖ_ｗをドライバ部２３に対して出力する。

【0021】

ドライバ部２３は、３相交流モータ２０を回転させる。ドライバ部２３は、交流に変換した３相の相電流を、３相交流モータ２０に出力する。ドライバ部２３は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）等の複数のスイッチング素子及びシャント抵抗を備えてもよい。

【0022】

電流検出部２４は、電流検出手段の一態様である。電流検出部２４は、ドライバ部２３から３相交流モータ２０の各相に出力される相電流を検出する。電流検出部２４は、検出した各相の相電流ｉ_ａ、ｉ_ｂ及びｉ_ｃを３相２相変換部２５に出力する。

【0023】

３相２相変換部２５は、電流検出部２４から相電流ｉ_ａ、ｉ_ｂ及びｉ_ｃを取得する。３相２相変換部２５は、相電流ｉ_ａ、ｉ_ｂ及びｉ_ｃを座標変換処理によって２相の電流ｉ_α及びｉ_βを算出する。座標算出処理は、座標変換処理は、三相座標系の時間領域の信号を、αβ直交座標系の信号に変換するＣｌａｒｋｅ変換によって行われてもよい。３相２相変換部２５は、算出した２相の電流ｉ_α及びｉ_βを、回転座標変換部２６に出力する。

【0024】

回転座標変換部２６は、３相２相変換部２５から２相の電流ｉ_α及びｉ_βを取得する。また、回転座標変換部２６は、座標変換処理によって、直交座標系の信号を回転座標系の信号に変換する。座標変換処理は、３相交流モータ２０の回転角θに基づいてαβ直交座標系の電流ｉ_α、ｉ_βをｄｑ回転座標系の電流Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑの各電流に変換するＰａｒｋ変換によるものでもよい。

【0025】

回転角処理部２７は、３相交流モータ２０から取得したロータの回転角θに基づいて、ロータの回転速度ωを算出する。回転角処理部２７は、算出したロータの回転速度ωを、モータ温度推定装置１０に出力する。

【0026】

モータ温度推定装置１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態における温度推定装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、モータ温度推定装置１０は、モータ制御部１１、第１温度時系列データ生成部１２、抵抗値時系列データ生成部１３、第２温度時系列データ生成部１４、パラメータ決定部１５及び温度推定部１６を備える。

【0027】

モータ制御部１１は、３相交流モータ２０に対してｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑを出力して、３相交流モータ２０を制御する。ここで、ｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑは、抵抗値時系列データ生成部１３にも入力される。なお、モータ制御部１１は、モータ温度推定装置１０の外部に設けられてもよい。

【0028】

第１温度時系列データ生成部１２は、温度センサＴＳから取得した３相交流モータ２０の温度データに基づいて、第１の温度時系列データを生成する。なお、温度センサＴＳは、熱電対や赤外線センサ等、様々なセンサを用いることができる。

【0029】

抵抗値時系列データ生成部１３は、３相交流モータ２０に印加したｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑ、ｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑを印加することによって取得した３相交流モータ２０の電流値であるｄｑ軸電流Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑ、及び回転速度ωに基づいて、３相交流モータ２０の抵抗ｒの時系列データを生成する。すなわち、抵抗値時系列データ生成部１３は、測定した３相交流モータ２０の温度変化に伴う抵抗ｒの変化を、時系列データ（抵抗値時系列データ）として生成する。

【0030】

第２温度時系列データ生成部１４は、生成された３相交流モータ２０の抵抗値時系列データに基づいて、第２の温度時系列データを生成する。具体的には、３相交流モータ２０の温度Ｔを推定演算するための式１（Ｔ＝αｒ＋β）におけるパラメータα及びβを変化させることによって、第２の温度時系列データを生成する。式１おいて、パラメータα及びβは定数であり、抵抗ｒが変数である。パラメータα及びβの値を決定するため、第２温度時系列データ生成部１４は、抵抗値時系列データ生成部１３が生成した抵抗値時系列データの値を式１における抵抗ｒに代入しつつ、パラメータα及びβを変化させる。式１の詳細については後述する。

【0031】

温度推定部１６は、パラメータα及びβが決定した式１を用いて、実際に使用している３相交流モータ２０の温度Ｔを推定演算する。その際、式１における変数である抵抗ｒは、上述の通り、３相交流モータ２０に印加したｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑ、３相交流モータ２０から取得されるｄｑ軸電流Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑ、及び回転速度ωに基づいて、抵抗値時系列データ生成部１３において算出される。そのため、温度推定部１６は、抵抗ｒを抵抗値時系列データ生成部１３から取得する。

【0032】

温度推定部１６は、パラメータα及びβが決定した式１を用いて、実際に動作している３相交流モータ２０の温度Ｔを推定演算する。その際、式１における変数である抵抗ｒは、上述の通り、３相交流モータ２０に印加したｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑ、３相交流モータ２０から取得されるｄｑ軸電流Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑ、及び回転速度ωに基づいて、抵抗値時系列データ生成部１３において算出される。そのため、温度推定部１６は、抵抗ｒを抵抗値時系列データ生成部１３から取得する。

【0033】

なお、モータ温度推定装置１０が行うモータ温度推定処理のフローについては、以下で詳述する。また、モータ温度推定装置１０は、モータ温度推定システムの一態様であり、モータ温度推定装置１０が備える各機能は、複数の装置に分散されてもよい。

【0034】

モータ温度推定装置１０は、例えば、演算処理、制御処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによって実行される演算プログラム、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ、外部と信号の入出力を行うインタフェイス部（Ｉ／Ｆ）、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されてもよい。この場合、モータ温度推定装置１０が備えるＣＰＵ、メモリ及びインタフェイス部は、データバスなどを介して相互に接続される。

【0035】

なお、モータ温度推定装置１０は、モータ温度推定システムの一態様であり、モータ温度推定装置１０が備える各機能は、複数の装置に分散されてもよい。

【0036】

＜モータ温度推定処理のフロー＞
ここで、モータ温度推定装置１０が行うモータ温度推定方法について、以下のとおり説明する。

【0037】

３相交流モータ２０のモータ温度Ｔと、３相交流モータ２０の抵抗ｒとの関係は、定数であるパラメータα及びβを用いて、式１のように表される。モータ温度推定装置１０では、式１を用いて３相交流モータ２０のモータ温度Ｔを推定する。

【数1】

【0038】

３相交流モータ２０に交流電流を流すことによって、３相交流モータ２０のモータ温度Ｔが変化する。モータ温度Ｔが変化すると、３相交流モータ２０の抵抗ｒも変化する。そのため、３相交流モータ２０の抵抗ｒを取得することによって、式１を用いて３相交流モータ２０のモータ温度Ｔを推定できる。

【0039】

モータ温度推定装置１０では、式１におけるパラメータα及びβを決定するために以下の処理を行う。まず、３相交流モータ２０の抵抗ｒを求める方法について説明する。図２に示すように、モータ温度推定装置１０の抵抗値時系列データ生成部１３は、３相交流モータ２０の電流を、ｄｑ軸電流Ｉ_ｄ及びＩ_ｑとする電圧方程式を用いて抵抗ｒを算出する。Ｌ_ｄをd軸インダクタンス、Ｌ_ｑをq軸インダクタンス、φを誘起電圧定数、回転速度ωを３相交流モータ２０の回転速度とする。このとき、抵抗rは電圧方程式として以下の式２及び式３のように表される。

【0040】

まず、３相交流モータ２０の抵抗ｒを求める方法について説明する。モータ温度推定装置１０は、３相交流モータ２０の電流を、ｄｑ軸電流Ｉ_ｄ及びＩ_ｑとする電圧方程式を用いて抵抗ｒを算出する。Ｌ_ｄをd軸インダクタンス、Ｌ_ｑをq軸インダクタンス、φを誘起電圧定数、回転速度ωを３相交流モータ２０の回転速度とする。このとき、抵抗rは電圧方程式として以下の式２及び式３のように表される。

【数2】

【数3】

【0041】

式２及び式３において、dｑ軸インダクタンスＬ_ｄ、Ｌ_ｑ及び誘起電圧定数φは未知の値である。ところで、式２及び式３を変形することによって、ｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ及びＶ_ｑは、それぞれ以下の式４及び式５のように表される。dｑ軸インダクタンスＬ_ｄ、Ｌ_ｑ及び誘起電圧定数φを求めるために、ｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ及びＶ_ｑの時系列データ及び式４又は式５を用いる。

【数4】

【数5】

【0042】

ここで、図３及び図４を用いて、３相交流モータ２０にｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑを印加することによって得られるｄｑ軸電流Ｉ_ｄ及びＩ_ｑ及び回転速度ωの時系列データについて説明する。図３は、３相交流モータ２０にｄ軸電圧Ｖ_ｄを印加した場合のｄｑ軸電流Ｉ_ｄ及びＩ_ｑ及び回転速度ωの時系列データを示すグラフである。また、図４は、３相交流モータ２０にｑ軸電圧Ｖ_ｑを印加した場合のｄｑ軸電流Ｉ_ｄ及びＩ_ｑ及び回転速度ωの時系列データを示すグラフである。

【0043】

モータ温度推定装置１０の抵抗値時系列データ生成部１３は、３相交流モータ２０に印加したｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑの時系列データ、取得した３相交流モータ２０のｄｑ軸電流Ｉ_ｄ及びＩ_ｑ及び回転速度ωの時系列データに基づいて、抵抗ｒを算出する。

【0044】

より具体的には、図３（ｄ）に示すｑ軸電圧Ｖ_ｑを３相交流モータ２０に印加することによって、図３（ａ）に示すｑ軸電流Ｉ_ｑ、図３（ｂ）に示す回転速度ω、図３（ｃ）に示すｄ軸電流Ｉ_ｄの各時系列データを得ることができる。また、図４（ｄ）に示す時系列データによって表されるｄ軸電圧Ｖ_ｄを３相交流モータ２０に印加することによって、図４（ａ）に示すｄ軸電流Ｉ_ｄ、図４（ｂ）に示す回転速度ω、図４（ｃ）に示すｑ軸電流Ｉ_ｑの各時系列データを得ることができる。

【0045】

図３（ａ）に示すｑ軸電流Ｉ_ｑ、図３（ｂ）に示す回転速度ω、図３（ｃ）に示すｄ軸電流Ｉ_ｄの各時系列データに基づいて、重回帰分析を行うことよって、ｑ軸インダクタンスＬ_ｑを得ることができる。また、図４（ａ）に示すｄ軸電流Ｉ_ｄ、図４（ｂ）に示す回転速度ω、図４（ｃ）に示すｑ軸電流Ｉ_ｑの各時系列データに基づいて、重回帰分析を行うことよって、ｄ軸インダクタンスＬ_ｄ及び誘起電圧定数φの値を算出することができる。

【0046】

上述の方法により算出されたｄｑ軸インダクタンスＬ_ｄ、Ｌ_ｑ及び誘起電圧定数φの値に基づいて、式２又は式３を用いて抵抗ｒを求めることができる。この結果、抵抗値時系列データ生成部１３において、抵抗ｒの時系列データ（抵抗値時系列データ）が生成される。なお、抵抗ｒを求めるにあたって、式２又は式３のいずれを用いるかは動作領域によって選択してもよい。動作領域は、例えば、ｄ軸電流Ｉ_ｄ＝０の場合は、分母が０となり、式３を用いることができないため、式２を用いることになる。

【0047】

ここで、パラメータα及びβを求める方法について、図５を用いて説明する。図５は、事前に測定したモータ温度Ｔの時系列データと、式１においてパラメータα及びβを変化させて推定演算したモータ温度Ｔの時系列データとを示すグラフである。図５の縦軸はモータ温度Ｔ（℃）、横軸は時間（秒）を示す。

【0048】

図５におけるモータ温度Ｔの推定演算は、抵抗ｒの時系列と、任意の時間帯ごとに変化させたパラメータα及びβとを用いて、式１によって行ったものである。図５の縦軸はモータ温度Ｔ（℃）、横軸は時間（秒）を示す。点線は事前にモータ温度を測定した結果を表し、実線はモータ温度Ｔを推定した結果を表す。

【0049】

事前に測定したモータ温度Ｔの時系列データは、図２に示すモータ温度推定装置１０の第１温度時系列データ生成部１２が生成する第１の温度時系列データであり、図５において、点線で示されている。式１においてパラメータα及びβを変化させて推定演算したモータ温度Ｔの時系列データは、図２に示すモータ温度推定装置１０の第２温度時系列データ生成部１４が生成する第２の温度時系列データであり、図５において、実線で示されている。上述の通り、第２の温度時系列データは、抵抗値時系列データ生成部１３が生成した抵抗ｒの時系列データを式１に代入しつつ、パラメータα及びβを任意の時間帯ごとに変化させることによって得られる。

【0050】

図２に示すモータ温度推定装置１０のパラメータ決定部１５は、図５に示す第１の温度時系列データと、第２の温度時系列データとを比較する。そして、両者を適合処理することによって、パラメータα及びβを決定する。

【0051】

より具体的には、次のようにパラメータα及びβを求める。図５に示すように、１６０秒から１９０秒の間において、点線と実線が概ね一致している。このとき、パラメータα及びβの値は正しいものとして推定できる。したがって、図５の場合における１６０秒から１９０秒の間におけるパラメータα及びβの値を用いて、モータ温度Ｔの演算を行えば、モータ温度の推定精度が高いといえる。

【0052】

上述した方法によってパラメータα及びβを求めることによって、モータ温度Ｔを推定することができる。

【0053】

ここで、上述の方法によって３相交流モータ２０の抵抗ｒを求めたうえで、モータ温度Ｔを求める処理のフローについて、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態におけるモータ温度Ｔを求める処理のフロー図である。

【0054】

まず、図２に示す第１温度時系列データ生成部１２は、温度センサＴＳによって測定された３相交流モータ２０の温度変化に基づいて、第１の温度時系列データを生成する（ステップ１０１）。３相交流モータ２０を所定の場所に設置し、実際に使用する段階では、温度センサＴＳを用いた測定はできない。そのため、少なくともステップ１０１は、例えば３相交流モータ２０を所定の場所に設置する前に行う。

【0055】

次に、図２に示す抵抗値時系列データ生成部１３は、３相交流モータ２０に印加したｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ及びＶ_ｑの時系列データと、取得したｄｑ軸電流Ｉ_ｄ及びＩ_ｑ及び回転速度ωの時系列データとを用いて、式４又は式５に示す電圧方程式から３相交流モータ２０の抵抗ｒの時系列データを生成する（ステップ１０２）。

【0056】

次に、図２に示す第２温度時系列データ生成部１４は、ステップ１０２において得られた抵抗ｒの時系列データを用いて、パラメータα及びβを変化させることによって、式１からモータ温度の第２の温度時系列データを生成する（ステップ１０３）。

【0057】

なお、図５の実線に示す第２の温度時系列データは、パラメータα及びβを一定時間ごとに変化させて生成したものである。パラメータα及びβは、図５の点線によって示す第１の温度時系列データにおいて、温度が一定ではない時間帯において変化させる。

【0058】

最後に、図２に示すパラメータ決定部１５は、生成した第１及び第２の温度時系列データを比較することによって、パラメータα及びβを決定する（ステップ１０４）。図５の例によれば、１６０秒から１９０秒の間において、第１及び第２の温度時系列データが概ね一致している。そのため、図５における１６０秒から１９０秒の間におけるパラメータα及びβの値を採用することができる。以上の処理によって、式１におけるパラメータα及びβを決定できる。すなわち、モータ温度Ｔを推定演算するための式１を決定できる。

【0059】

そして、図２に示す温度推定部１６は、パラメータα及びβが決定した式１を用いて、実際に使用している３相交流モータ２０の抵抗ｒからモータ温度Ｔを推定する。

【0060】

特許文献１において開示された関連技術によれば、モータ温度Ｔの推定は、前回温度と温度変化値に基づいて行われる。そのため、モータの電源を再投入が必要な場合に、モータの電源を切っていた間の温度変化分が反映されず、モータ外部からの熱源に起因する温度変化が考慮されないため、モータ温度Ｔの推定の精度が正確に行われない虞がある。

【0061】

これに対し、本実施形態におけるモータ温度Ｔの推定方法は、前回温度を利用しない推定方式である。具体的には、モータに印加したｄｑ軸電圧Ｖ_ｄ、Ｖ_ｑ、並びにモータから取得されるｄｑ軸電流Ｉ_ｄ、Ｉ_ｑ及び回転速度ωから算出可能な抵抗ｒのみを変数とする式１（Ｔ＝αｒ＋β）を用いてモータ温度Ｔを逐次算出する。そのため、本実施形態におけるモータ温度Ｔの推定方法は、モータの電源の再投入等による初期温度の影響を受けない。また、モータ外部からの熱源に起因する温度変化は、式１における抵抗ｒの変化として現れるため、モータ温度Ｔの推定結果に反映される。このように、本開示におけるモータ温度推定装置１０によれば、モータ温度Ｔの推定精度を高めることができる。

【0062】

＜その他の実施形態＞
本発明におけるモータ温度推定装置１０は、例えば、モータ温度推定方法としての実施形態を備える。すなわちモータ温度推定方法は、モータの温度を測定する温度センサが取得した温度データに基づいて、第１の温度時系列データを生成するステップと、前記第１の温度時系列データに基づいて、抵抗値時系列データを生成するステップと、前記抵抗値時系列データに基づいて、前記モータの温度を推定演算するためのパラメータを変化させることによって、第２の温度時系列データを生成するステップと、前記第１の温度時系列データと、前記第２の温度時系列データとを比較することによって、前記パラメータを決定するステップを備える。

【0063】

上記の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体は、例えば、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリを含む。半導体メモリは、例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などである。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0064】

上記プログラムは、モータの温度を測定する温度センサが取得した温度データに基づいて、第１の温度時系列データを生成する処理と、前記第１の温度時系列データに基づいて、抵抗値時系列データを生成する処理と、前記抵抗値時系列データに基づいて、前記モータの温度を推定演算するためのパラメータを変化させることによって、第２の温度時系列データを生成する処理と、前記第１の温度時系列データと、前記第２の温度時系列データとを比較することによって、前記パラメータを決定する処理と、をコンピュータに実行させるモータ温度推定プログラムである。

【0065】

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

【符号の説明】

【0066】

１ モータ制御装置
１０ モータ温度推定装置
１１ モータ制御部
１２ 第１温度時系列データ生成部
１３ 抵抗値時系列データ生成部
１４ 第２温度時系列データ生成部
１５ パラメータ決定部
１６ 温度推定部
２０ ３相交流モータ
２１ 固定座標変換部
２２ 空間ベクトル変換部
２３ ドライバ部
２４ 電流検出部
２５ ３相２相変換部
２６ 回転座標変換部
２７ 回転角処理部
ＴＳ 温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】