JP5708361B2 - 回転電機温度推定システム - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の温度を測定する温度センサを備える回転電機温度推定システムに関する。

従来から、エンジン及び走行用モータを搭載し、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方を駆動源として車輪を駆動させるハイブリッド車両や、電気自動車、燃料電池車等の電動車両において、モータや発電機等の回転電機を使用することが行われている。このような回転電機は、使用時の温度に応じて性能が低下する可能性がある。このため、回転電機の温度、例えばステータの温度を精度よく検出することが望まれている。

これに対して、特許文献１には、モータのステータに装着されるサーミスタによりステータの温度を検出し、サーミスタの基準熱時定数と基準熱抵抗とを予め記憶手段で格納し、ステータの所定の発熱量に対してサーミスタの推定温度Ｔｃａｌを算出し、その推定温度Ｔｃａｌと測定温度Ｔｔｈとの温度差の絶対値が所定の閾値以下か否かを判定する温度測定装置が記載されている。また、温度差の絶対値が所定の閾値を越える場合は、推定温度を補正して演算された補正温度を出力するとされている。

特開２００９−２１０２８２号公報

上記のような温度測定装置の場合、モータの負荷にかかわらずモータの温度を高精度に推定することは考慮されていない。このため、モータの高負荷領域ではサーミスタの持つ測定温度の時定数遅れが発生する可能性がある。このため、高負荷の過渡状態で、サーミスタとモータの実温度との乖離が大きくなってしまう可能性がある。一方、モータにＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）等の冷媒を直接掛けることで冷却を行う場合、サーミスタに冷媒がかかるとモータの実温度を推定することが（特に高温で）難しくなる。

これに対して、モータ回路周辺の雰囲気温度を用いてモータ温度を推定することも考えられる。ただし、この場合もモータの負荷にかかわらずモータの温度を高精度に推定することが考慮されていないと、高負荷の過渡状態で、サーミスタの測定温度とモータの実温度との乖離が大きくなってしまう可能性がある。また、モータに冷媒を直接掛けることにより冷却を行う場合、モータの実温度の推定精度の向上が困難である。

また、モータの回転数とモータに装着したサーミスタの測定温度とからモータロック時のモータの実温度を推定することも考えられるが、実温度推定の計算式において発熱項にトルクの影響が考慮されていない場合、モータの負荷にかかわらずモータの実温度を高精度に推定する面からは改良の余地がある。

本発明の目的は、回転電機温度推定システムにおいて、回転電機の負荷や、回転電機を冷媒により冷却する場合の冷媒の影響にかかわらず、回転電機の実温度を高精度に推定することである。

本発明に係る回転電機温度推定システムは、回転電機と、回転電機の温度を測定する温度センサと、回転電機のトルクを取得するトルク取得部と、回転電機の実温度と温度センサの測定温度との乖離を補正するように、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値から温度センサ温度補正値を求めて、当該温度センサ温度補正値を用いて前記測定温度を補正することで回転電機の実温度を推定する実温度推定部とを備えることを特徴とする回転電機温度推定システムである。なお、この場合、「回転電機のトルクを取得する」とは、回転電機の目標トルクを取得する場合だけでなく、回転電機のトルクをトルクセンサで測定して取得する場合も含む。

また、本発明に係る回転電機温度推定システムにおいて好ましくは、回転電機を冷媒により冷却する冷却部を備え、温度センサは、回転電機の冷媒がかかる部分に設けられている。

また、本発明に係る回転電機温度推定システムにおいて好ましくは、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、予め設定された温度センサ温度補正値との関係を表すマップのデータを記憶する記憶部を備え、実温度推定部は、記憶部に記憶されたマップを参照しつつ、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値から回転電機の実温度を推定する。

また、本発明に係る回転電機温度推定システムにおいて好ましくは、実温度推定部は、通常時と、回転電機への通電時に回転電機がロックする回転電機ロック時とで、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値に対応する温度センサ温度補正値の異なる関係を用いて、異なる状況に応じて回転電機の実温度を推定する。

また、本発明に係る回転電機温度推定システムにおいて好ましくは、通常時における、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、予め設定された温度センサ温度補正値との関係を表す通常時マップと、回転電機ロック時における、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、予め設定された温度センサ温度補正値との関係を表すロック時マップとのデータを記憶する記憶部を備え、実温度推定部は、記憶部に記憶されたマップを参照しつつ、通常時かまたはモータロック時かに応じて、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値から回転電機の実温度を推定する。

本発明に係る回転電機温度推定システムによれば、回転電機の負荷や、回転電機を冷媒により冷却する場合の冷媒の影響にかかわらず、回転電機の実温度を高精度に推定できる。

本発明の実施形態の１例の回転電機温度推定システムを含むハイブリッド車両の構成を示す略図である。 図１の回転電機温度推定システムを含む、回転電機を冷却する冷却装置の構成を示す図であって、回転電機の上半部断面を含む図である。 図１の回転電機温度推定システムで利用するマップであって、単位時間間隔での測定温度変化量及び回転電機トルクと温度補正値との関係を規定するマップを示す図である。 本発明の実施形態において、回転電機の推定温度（Ｔｃｏｉｌ温度）と回転電機の負荷率との関係の１例を示す図である。 比較例において、回転電機のトルクをある一定値とした場合において、サーミスタの測定温度と、回転電機の実温度と、温度補正値を用いて補正された回転電機の推定温度との時間的変化の１例を示す図である。 本発明の実施形態において、回転電機のトルクをある一定値とした場合において、サーミスタの測定温度と、回転電機の実温度と、温度補正値を用いて補正された回転電機の推定温度との時間的変化の１例を示す図である。 比較例で使用するマップであって、回転電機トルクと温度補正値との関係を規定するマップを示す図である。 本発明の実施形態の別例の回転電機温度推定システムにおいて、温度推定方法を示すフローチャートである。

以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１〜４、図５Ｂは、本発明の実施の形態の１例を示している。図１は、本発明の実施形態の１例の回転電機温度推定システムを含むハイブリッド車両の構成を示す略図である。

本実施の形態の回転電機温度推定システムは、ハイブリッド車両に搭載し、回転電機である第２モータジェネレータの温度が過度に上昇した場合に第２モータジェネレータの出力を制限する等のために利用する。なお、以下の説明では、第２モータジェネレータの測定温度から実温度を推定する場合を説明するが、同様の構成により第１モータジェネレータの測定温度から実温度を推定することもでき、または、第１、第２両モータジェネレータの測定温度からそれぞれの実温度を推定することもできる。また、本発明の回転電機温度推定システムは、ハイブリッド車両に搭載するものに限定せず、他の用途、例えば電気自動車や燃料電池車に使用される走行用モータ等の他の回転電機の温度を推定するために使用することもできる。

図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、温度推定システム１２と、エンジン１３と、動力分割機構１４と、駆動軸１６に連結された車輪１８と、エンジン１３により駆動され、主として発電機として使用される回転電機である第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２２とを備える。温度推定システム１２は、主として走行用モータとして使用される回転電機である第２モータジェネレータ(ＭＧ２)２４と、第２モータジェネレータの温度を測定する温度センサであるサーミスタ２６と、制御部（ＥＣＵ）２８と、冷却部である冷却装置２９（図２）とを含む。また、ハイブリッド車両１０は、バッテリ３４と、第１モータジェネレータ２２を駆動する第１インバータ３６と、第２モータジェネレータ２４を駆動する第２インバータ３８とを備える。

なお、図１では、ハイブリッド車両１０が、前置エンジン付前輪駆動車であるＦＦ車である場合を示している。ただし、ハイブリッド車両は、前置エンジン付後輪駆動車であるＦＲ車や、四輪駆動車である４ＷＤ車等とすることもできる。

動力分割機構１４は、エンジン１３からの動力を、駆動軸１６への経路と、第１モータジェネレータ２２への経路とに分割可能としている。動力分割機構１４は、例えば、遊星歯車機構により構成する。例えば、第１モータジェネレータ２２の回転軸を中空として、この回転軸の端部に遊星歯車機構のサンギヤを接続する。また、第１モータジェネレータ２２の回転軸の内側を挿通したエンジン１３の駆動軸に、遊星歯車機構のプラネタリギヤに接続したキャリアを接続する。また、遊星歯車機構のリングギヤに、出力軸３０を接続し、出力軸３０に直接または図示しない別の遊星歯車機構等の減速機を介して第２モータジェネレータ２４の回転軸を接続する。出力軸３０は、減速機３２を介して車輪１８に連結された駆動軸１６に接続する。なお、エンジン１３の駆動軸に図示しないダンパを介して動力分割機構１４を接続することもできる。

第１モータジェネレータ２２は、３相交流モータであり、エンジン１３の始動用モータとしても使用可能であるが、第１モータジェネレータ２２をエンジン１３により駆動される発電機として使用する場合には、エンジン１３から、遊星歯車機構のキャリアを介して伝達されるトルクの少なくとも一部を、サンギヤを介して、第１モータジェネレータ２２の回転軸に伝達する。

第２モータジェネレータ２４は、車両の駆動力を発生するための３相交流モータであり、かつ、発電機、すなわち制動時に車輪１８側から加わる力により発電する電力回生用としても使用可能である。

エンジン１３の回転は、動力分割機構１４を介して出力軸３０側と第１モータジェネレータ２２側とに取り出す。第１モータジェネレータ２２の駆動により発生した電力は、二次電池であるバッテリ３４に充電される。なお、ハイブリッド車両１０の構成は、このような構成に限定するものではなく、エンジン及び走行用モータの少なくとも一方を駆動源として駆動するハイブリッド車両の構成を有するものであれば、種々の構成を採用できる。

また、図２に示すように、温度推定システム１２は、上記の第２モータジェネレータ２４及び制御部２８と、サーミスタ２６とを含む。

図１に戻って、各インバータ３６，３８はバッテリ３４から電力が供給される。第１モータジェネレータ２２は、制御部２８により第１インバータ３６を介して駆動が制御される。第２モータジェネレータ２４は、制御部２８により第２インバータ３８を介して駆動が制御される。バッテリ３４と各インバータ３６，３８との間に図示しないＤＣ／ＤＣコンバータを設けて、バッテリ３４の電圧を昇圧してから各インバータ３６，３８に供給したり、インバータ３６，３８から供給される電圧を降圧してからバッテリ３４に供給する、すなわち充電することもできる。

各インバータ３６，３８は、制御部２８から目標トルクであるトルク指令値に対応する制御信号が入力されることにより、各インバータ３６，３８に設けられたトランジスタ等のスイッチング素子のスイッチングが制御される。例えば、第１インバータ３６は、制御部２８から入力されるトルク指令値に対応する信号に基づいて、制御部２８によりスイッチングのオンオフが制御され、バッテリ３４側から入力される直流電力を交流電力に変換して第１モータジェネレータ２２に供給することで、第１モータジェネレータ２２を駆動する。また、第１インバータ３６は、第１モータジェネレータ２２がエンジン１３の駆動に伴って発電した場合に、その発電により得られた交流電圧を、第１インバータ３６で直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を直接またはＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリ３４に供給し、バッテリ３４を充電する。

これに対して、第２インバータ３８は、制御部２８から入力されるトルク指令値に対応する信号に基づいて、制御部２８によりスイッチングのオンオフが制御され、バッテリ３４側から入力される直流電力を交流電力に変換して、第２モータジェネレータ２４に供給することで、第２モータジェネレータ２４を駆動する。また、第２インバータ３８は、ハイブリッド車両１０の回生制動時に、第２モータジェネレータ２４により発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、直接またはＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリ３４に供給し、バッテリ３４を充電する。回生制動は、車両のアクセルペダルが踏まれていない状態であって、バッテリ３４の充電量が少ない場合に実行され、第２モータジェネレータ２４を回生制動状態とする。

また、制御部２８は、制御基板上に設けられたＣＰＵ、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含み、例えば、第２モータジェネレータ２４の実温度推定部４０（図２）を有するモータＥＣＵと呼ばれるモータコントローラと、エンジンＥＣＵと呼ばれるエンジンコントローラとを含むものでもよい。なお、図示の例では、制御部２８として１つの制御部２８のみを図示しているが、制御部２８は適宜複数の構成要素に分割して、互いに電気的に接続する構成とすることもできる。例えば、制御部２８を、モータコントローラの機能を有する部分と、エンジンコントローラの機能を有する部分と、ハイブリッドＥＣＵと呼ばれる全体を統合制御する全体制御部とに分け、互いに電気的に接続した構成とすることもできる。

また、制御部２８には、図示しないアクセル操作量センサ及び図示しない車速センサの検出信号等の各モータジェネレータ２２，２４のトルク指令値や発電量を算出するための検出信号が入力される。

制御部２８は、算出されたトルク指令値に応じて、対応するインバータ３６（または３８）に制御信号を出力し、制御信号に応じて対応するインバータ３６（または３８）を構成するスイッチング素子を制御し、トルク指令値に従ったトルクが出力されるように、対応するモータジェネレータ２２（または２４）を駆動する。このようなハイブリッド車両１０は、エンジン１３及び第２モータジェネレータ２４の少なくとも一方を駆動源として駆動する。

また、制御部２８には、第２モータジェネレータ２４に設けられたサーミスタ２６の検出信号も入力される。サーミスタ２６は、第２モータジェネレータ２４の温度を測定する。

図２は、図１の温度推定システム１２を含む、第２モータジェネレータ２４を冷却する冷却装置２９の構成を示す図であって、第２モータジェネレータ２４の上半部断面を含む図である。

図２に示すように、第２モータジェネレータ２４は、ケース４４の内側に固定されたステータ４６と、ステータ４６の径方向内側に対向配置されたロータ４８とを含む。ロータ４８は、ケース４４に回転可能に支持された回転軸５０の外径側に固定されている。ステータ４６は、磁性材製のステータコア５２の内周側に設けられた複数のティースに巻回された複数相、例えば３相のステータコイル５４を含む。各相のステータコイル５４において、ステータコア５２の軸方向両端から外側に突出した部分により、一対のコイルエンド５６が形成されている。また、片側または両側のコイルエンド５６に装着するようにサーミスタ２６が設けられている。サーミスタ２６は、ステータコイル５４の温度を測定する。サーミスタ２６の測定値は制御部２８に入力される。

さらに、第２モータジェネレータ２４のケース４４の内部に内部冷媒流路５８が形成されており、内部冷媒流路５８は、ケース４４外部に設けられた外部冷媒流路６０に接続されている。外部冷媒流路６０にオイルポンプ６２が設けられており、ケース４４の図示しない下部に溜まった冷媒であるＡＴＦ等のオイルを吸引して、内部冷媒流路５８に供給可能としている。内部冷媒流路５８において、ケース４４内面に開口する端部である噴出部から、各コイルエンド５６の上側に向けオイルを噴出可能としている。これにより、ステータコイル５４は冷却される。冷却装置２９は、内部冷媒流路５８及び外部冷媒流路６０とオイルポンプ６２とにより構成されている。冷却装置２９にオイルクーラ等の熱交換部を設けて、より効果的にオイルを冷却することもできる。

また、冷却装置２９は、同様の構成により、第１モータジェネレータ２２（図１）を冷却することもできる。この場合、外部冷媒流路６０等、冷却装置２９の一部の要素を、第１モータジェネレータ２２用と第２モータジェネレータ２４用とで共通化することもできる。また、上記のサーミスタ２６は、第２モータジェネレータ２４のコイルエンド５６の使用時にオイルがかかる部分に設けられている。

なお、図示の例と異なり、第２モータジェネレータ２４のケース内に動力伝達装置を構成する歯車を設けることもでき、この場合に歯車でケースの下部に溜まったオイルをかき上げて、ケースの上部に設けた図示しない冷媒供給部にオイルを供給し、冷媒供給部から各コイルエンド５６にオイルをかけてステータコイル５４を冷却することもできる。また、回転電機の構成は、図２に示す構成に限定するものではなく、本発明の温度推定システムは、種々の構造の回転電機の温度を推定するために使用可能である。

また、制御部２８は、モータトルク取得部６４と、実温度推定部４０と、記憶部６８と、モータ制御部７０とを有する。モータ制御部７０は、アクセル操作量センサの検出信号等、適宜のセンサの検出値から対応するモータジェネレータ２２（または２４）のトルク指令値を算出し、そのトルク指令値に応じて対応するインバータ３６（または３８）を介して対応するモータジェネレータ２２（または２４）の駆動を制御する。また、モータトルク取得部６４は、モータ制御部７０で算出された第２モータジェネレータ２４のトルク指令値を取得する。また、記憶部６８は、予め設定された単位時間間隔（ｔ２−ｔ１）でのサーミスタ２６の測定温度の変化量（Ｔ２−Ｔ１）及び第２モータジェネレータ２４のトルク指令値と、予め設定された温度補正値ΔＴｎ（Ａ，Ｂ，Ｃ・・・）との関係を表すマップのデータを記憶している。

さらに、実温度推定部４０は、第２モータジェネレータ２４の実温度Ｔｃｏｉｌと、サーミスタ２６の測定温度Ｔｍｊとの乖離を補正する、すなわち少なくするまたはなくすように、サーミスタ２６の単位時間間隔（ｔ２−ｔ１）での測定温度の変化量（Ｔ２−Ｔ１）及び第２モータジェネレータ２４のトルクの取得値であるトルク指令値と、予め設定された温度補正値ΔＴｎとに応じて、第２モータジェネレータ２４の実温度を推定した推定温度Ｔｅｓｔを求める。

制御部２８をこのように構成するために、本実施形態では、記憶部６８に、図３に１例を示すようなマップのデータを記憶させておき、制御部２８は、このマップのデータを使用する。図３は、図１の回転電機温度推定システムで利用するマップであって、単位時間間隔での測定温度変化量及び第２モータジェネレータのトルクと温度補正値との関係を規定するマップの図である。

すなわち、予め実験等により、予め規定された単位時間間隔（ｔ２−ｔ１）でのサーミスタ２６の測定温度の変化量（Ｔ２−Ｔ１）と、第２モータジェネレータ２４のトルク指令値とに対応する、増加分としての温度補正値ΔＴｎの関係を表すマップを求めておき、このマップのデータを記憶部６８に記憶させている。なお、以下の説明では、図１、図２に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図３において、ΔＴｎを表すＡ，Ｂ，Ｃ・・・には数値が入っており、Ａ，Ｂ，Ｃ・・・の一部の数値同士は同じであっても異なっていてもよい。また、この実験においては、図２の場合と同様に第２モータジェネレータ２４を構成するステータコイル５４の使用時にオイルがかかる部分にサーミスタ２６を設けている。ΔＴｎは、単位時間間隔での第２モータジェネレータ２４のコイルエンド５６の実温度Ｔｃｏｉｌからサーミスタ２６の測定温度Ｔｍｊを差し引いた値である乖離補正温度の増加分である。

このような温度推定システム１２を使用して第２モータジェネレータ２４の実温度を推定する方法は次のようにして行う。まず、後述する図５Ｂを参照するように、第２モータジェネレータ２４の使用時に、予め設定された単位時間間隔おきの時間ｔ１、ｔ２（ｔ１＜ｔ２）で、サーミスタ２６によりステータコイル５４の温度Ｔ１、Ｔ２を測定し、サーミスタ２６の測定温度の変化量（Ｔ２−Ｔ１）を求める。

また、モータトルク取得部６４は、時間ｔ２での第２モータジェネレータ２４のトルク指令値ＲＴを取得する。そして、実温度推定部４０は、サーミスタ２６の測定温度の変化量（Ｔ２−Ｔ１）とモータトルク取得部６４で取得されたトルク指令値ＲＴとに基づいて、記憶部６８に記憶された、図３に示したマップのデータを参照しつつ、対応する第２モータジェネレータ２４の温度補正値ΔＴｎを取得する。また、実温度推定部４０は、この温度補正値ΔＴｎで時間ｔ２での測定温度Ｔｍｊ（＝Ｔ２）を補正する。すなわち実温度推定部４０は、今回分と以前の各時間間隔で求めた１または複数の温度補正値ΔＴｎの総和を、測定温度Ｔｍｊに足し合わせることで、第２モータジェネレータ２４の実温度Ｔｃｏｉｌを推定する、すなわち取得する。具体的には、実温度Ｔｃｏｉｌは、次式により求める。

Ｔｃｏｉｌ＝Ｔｍｊ＋ΣΔＴｎ＋Ｔ´ ・・・（１）
この場合、ΣΔＴｎは温度補正値ΔＴｎの総和を表しており、Ｔ´は測定初期時点での第２モータジェネレータ２４の実温度と推定温度との差である乖離温度を表している。この乖離温度Ｔ´は０として設定することもできる。

また、図３のマップに規定されていないサーミスタ２６の温度変化量とトルクとに対応する温度補正値は、その両側の温度変化量やその両側のトルクから、線形補間等により算出することができる。推定された第２モータジェネレータ２４の実温度Ｔｃｏｉｌは、第２モータジェネレータ２４の保護のために使用される。例えば、図４は、本発明の実施形態において、回転電機である第２モータジェネレータ２４の推定温度（Ｔｃｏｉｌ）と、第２モータジェネレータ２４のトルク目標値である制限前のトルク指令値に対する制限後のトルク指令値の割合を意味する負荷率との関係の１例を示す図である。

図４に示す例では、第２モータジェネレータ２４の推定温度がある閾値Ｔｋ℃未満では、負荷率１００％であり、第２モータジェネレータ２４のトルク指令値が制限されず、そのままトルク指令値として設定され、第２モータジェネレータ２４の駆動が制御される。これに対して、第２モータジェネレータ２４の推定温度が閾値Ｔｋ℃以上では、負荷率を１００％から徐々に、直線的に低下させ、第２モータジェネレータ２４のトルク指令値を徐々に低下するように制限して、制限後のトルク指令値で第２モータジェネレータ２４の駆動を制御するようにしている。このため、第２モータジェネレータ２４の過度な温度上昇に対する保護を図ることが可能になる。

次に、図５Ａ、図５Ｂを用いて本実施形態の効果を確認する。図５Ａは、本発明とは異なる比較例において、回転電機である第２モータジェネレータのトルクをある一定値とした場合において、サーミスタの測定温度と、第２モータジェネレータの実温度と、温度補正値を用いて補正された第２モータジェネレータの推定温度との時間的変化の１例を示す図である。この比較例では、本実施形態の場合と異なり、図２を参照して、制御部２８は、第２モータジェネレータ２４の複数のトルク指令値に応じて規定された複数の温度補正値を表すマップのデータから、取得されたトルク指令値に対応する温度補正値を求めるようにしている。すなわち、比較例では、図６に示すマップを用いて温度補正値を求める。図６のマップは、第２モータジェネレータのトルク指令値と温度補正値との関係を表している。図６のマップを用いる比較例では、図３のマップを用いる実施形態と異なり、サーミスタ２６の測定温度の変化量の違いでは温度補正値を変化させず、一定としている。その他の構成は、本実施形態と同様である。このような比較例では、本実施形態と異なり、サーミスタ２６の測定温度の複数の変化量に対応する複数の温度補正値が規定されていない。

図５Ａは、比較例の第２モータジェネレータ２４の推定温度Ｔｅｓｔと実温度Ｔｃｏｉｌとの関係を示している。図５Ａでは、第２モータジェネレータ２４のトルクを一定としている。図５Ａから分かるように、サーミスタ２６の測定温度Ｔｍｊはある時間ｔａまでは徐々に増加するが、それ以降では急激に減少した後、ほぼ一定に推移している。この理由は、第２モータジェネレータ２４の実温度がある温度に達するまではサーミスタ２６に低温のオイルがかかる影響はほとんど生じないが、ある温度以上ではその影響が顕著になり、実温度Ｔｃｏｉｌとサーミスタ２６の測定温度Ｔｍｊとの差が広がるためである。そして、比較例ではサーミスタ２６の温度変化量に応じた測定温度の温度補正を行わないので、推定温度が測定温度と同様の傾向で変化する。

これに対して、図５Ｂは、本発明の実施形態において、回転電機である第２モータジェネレータ２４のトルクをある一定値とした場合において、サーミスタ２６の測定温度と、第２モータジェネレータ２４の実温度と、温度補正値を用いて補正された第２モータジェネレータ２４の推定温度との時間的変化の１例を示す図である。本実施形態では、比較例の場合と異なり、図３に示すように、温度補正値ΔＴｎは、サーミスタ２６の測定温度の複数の変化量に応じて複数設定されている。このような本実施形態では、比較例と同様に、サーミスタ２６にオイルがかかる影響によりサーミスタ２６の測定温度が変化する場合でも、推定温度Ｔｅｓｔを実温度Ｔｃｏｉｌとほぼ一致するように推定することができる。すなわち、本実施形態では、図５Ｂの測定温度Ｔｍｊのように、第２モータジェネレータ２４のトルクが高く、経過時間が長くなる場合でも、サーミスタ２６の測定温度が低下するのは測定に異常があるためであると判断でき、それを補うように、温度補正値ΔＴｎのマップを用いて測定温度Ｔｍｊを補正して実温度Ｔｃｏｉｌに近い推定温度Ｔｅｓｔを求めることができる。

このような本実施形態の回転電機温度推定システムによれば、第２モータジェネレータ２４のトルクとサーミスタ２６の測定温度変化量とに応じて取得される温度補正値ΔＴｎにより、第２モータジェネレータ２４の実温度を推定温度として推定するようにしている。このため、第２モータジェネレータ２４の負荷や、第２モータジェネレータ２４をオイルにより冷却する場合のオイルの影響にかかわらず、第２モータジェネレータ２４の実温度を高精度に推定できる。例えば、第２モータジェネレータ２４の測定温度を温度補正値ΔＴｎを用いて補正しない、従来の方法では、第２モータジェネレータ２４の負荷、すなわちトルクが大きくなるほど、サーミスタ２６の測定値の時定数の遅れが顕著になるが、本実施形態ではこの時定数の遅れも補正できる。

また、冷媒であるオイルのパラメータを、単位時間間隔でのサーミスタ２６の測定温度の変化量で代用しているので、制御部２８で記憶させるプログラムの作成に当たり必要なパラメータを削減でき、メモリ容量の削減を実現できるとともに、計算誤差を小さくできる。

なお、上記では、マップを用いて温度補正値ΔＴｎを取得する場合を説明したが、実温度推定部４０は、回転電機の実温度と温度センサの測定温度との乖離を補正する、すなわち少なくするまたはなくすように、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、予め設定された温度センサ温度補正値との関係を表す関係式を用いて、測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値から温度補正値ΔＴｎを算出し、算出された温度補正値ΔＴｎによって回転電機の実温度を推定することもできる。

次に、図７は、本発明の実施形態の別例の回転電機温度推定システムにおいて、温度推定方法を示すフローチャートである。上記の図１〜４、図５Ｂの構成では、制御部２８は、１つのマップのデータを用いて第２モータジェネレータ２４等の回転電機の実温度を推定していたが、本実施形態では、通常時マップとロック時マップとの２つのマップを用いて回転電機の実温度を推定する。本実施形態において、制御部２８以外の構成は、上記の図１〜４、図５Ｂの構成と同様であるため、以下、同等部分には同一符号を付して、図１、図２を参照しつつ説明する。

本実施形態では、制御部２８は、実温度推定部４０と記憶部６８とを含み、記憶部６８は、予め「通常時マップ」と「ロック時マップ」とを記憶している。「通常時マップ」は、第２モータジェネレータ２４がロックしない通常時における、単位時間間隔におけるサーミスタ２６の測定温度の変化量及び第２モータジェネレータ２４のトルクの取得値であるトルク指令値と、予め設定された温度センサ温度補正値ΔＴｎ（Ａ，Ｂ，Ｃ・・・）（図３参照）との関係を表している。これに対して、「ロック時マップ」は、第２モータジェネレータ２４のロック時、すなわち通電状態での回転停止時における、単位時間間隔におけるサーミスタ２６の測定温度の変化量及び第２モータジェネレータ２４のトルク指令値と、予め設定された温度センサ温度補正値ΔＴｎｒ（Ａｒ、Ｂｒ、Ｃｒ・・・）（図７）との関係を表している。すなわち、通常時とロック時とでは、回転電機の測定温度と実温度との関係が大きくずれるため、それぞれに応じた２種類のマップを用意することで、異なる状況に応じて第２モータジェネレータ２４の実温度の推定精度を向上させるようにしている。

通常時マップは、予め実験等により求めた、第２モータジェネレータ２４がロックしない通常時における、上記の図１〜４、図５Ｂの構成の場合と同様のマップである。ロック時マップは、予め実験等により求めた、第２モータジェネレータ２４が通電状態でロックするロック時における、上記の図１〜４、図５Ｂの構成の場合と同様のマップである。図７において、Ａｒ，Ｂｒ，Ｃｒ・・・には数値が入っており、Ａｒ，Ｂｒ，Ｃｒ・・・の一部の数値同士は同じであっても、異なっていてもよい。また、このマップを求める実験においても、第２モータジェネレータ２４のステータコイル５４の使用時にオイルがかかる部分にサーミスタ２６を設けている。

実温度推定部４０は、記憶部６８に記憶されたマップを参照しつつ、通常時かまたはモータロック時かに応じて、サーミスタ２６の測定温度の変化量及び第２モータジェネレータ２４のトルクの取得値であるトルク指令値から第２モータジェネレータ２４の温度補正値ΔＴｎ（またはΔＴｎｒ）を取得し、この温度補正値ΔＴｎ（またはΔＴｎｒ）で測定温度を補正することで、第２モータジェネレータ２４の実温度を推定する。言い換えれば、実温度推定部４０は、通常時とロック時とで、サーミスタ２６の測定温度の変化量及び第２モータジェネレータ２４のトルク指令値に対応する温度補正値の異なる関係を用いて、異なる状況に応じて第２モータジェネレータ２４の実温度を推定する。

次に、図７のフローチャートを用いて、本実施形態により第２モータジェネレータ２４の実温度を推定する方法を説明する。ステップＳ１０（以下、ステップＳは単にＳという。）で図示しない回転速度センサ等により検出した第２モータジェネレータ２４の回転数を判定し、Ｓ１２で第２モータジェネレータ２４に通電した状態で、第２モータジェネレータ２４の回転数が実質的に０でない、通常時であると判定された場合、Ｓ１４に移行する。これに対して、Ｓ１２で第２モータジェネレータ２４に通電した状態で、第２モータジェネレータ２４の回転数が実質的に０である、ロック時であると判定された場合、Ｓ２０に移行する。Ｓ１４では、記憶部６８に記憶された通常時マップを読み出して、Ｓ１６で通常時マップを参照しつつ、第２モータジェネレータ２４のトルク指令値とサーミスタ２６の測定温度の変化量とから温度補正値ΔＴｎを取得する。次いで、Ｓ１８で温度補正値ΔＴｎでサーミスタ２６の測定温度を補正して、第２モータジェネレータ２４の通常時の実温度を推定する。

一方、Ｓ２０では、記憶部６８に記憶されたロック時マップを読み出して、Ｓ２２でロック時マップを参照しつつ、第２モータジェネレータ２４のトルク指令値とサーミスタ２６の測定温度の変化量とから温度補正値ΔＴｎを取得する。次いで、Ｓ２４で温度補正値ΔＴｎでサーミスタ２６の測定温度を補正して、第２モータジェネレータ２４のロック時の実温度を推定する。

このような構成によれば、通常時とロック時とでマップを使い分けるので、より高精度に第２モータジェネレータ２４の実温度を推定できる。以上は、第２モータジェネレータ２４の実温度を推定する場合を説明したが、本実施形態でも、第２モータジェネレータ２４の代わりに、または第２モータジェネレータ２４とともに、第１モータジェネレータ２２の温度も測定でき、通常時マップまたはロック時マップを用いて第１モータジェネレータ２２の実温度を推定することもできる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜４、図５Ｂの構成と同様である。

また、上記の各実施形態では、「回転電機のトルクの取得値」として、対応するモータジェネレータのトルク指令値を用いる場合を説明した。ただし、本発明では、対応するモータジェネレータのトルクを測定するトルクセンサを設けて、「回転電機のトルクの取得値」として、対応するトルクセンサの測定値を用いることもできる。

１０ ハイブリッド車両、１２ 温度推定システム、１３ エンジン、１４ 動力分割機構、１６ 駆動軸、１８ 車輪、２２ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、２４ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、２６ サーミスタ、２８ 制御部（ＥＣＵ）、２９ 冷却装置、３０ 出力軸、３２ 減速機、３４ バッテリ、３６ 第１インバータ、３８ 第２インバータ、４０ 実温度推定部、４２ 冷却システム、４４ ケース、４６ ステータ、４８ ロータ、５０ 回転軸、５２ ステータコア、５４ ステータコイル、５６ コイルエンド、５８ 内部冷媒流路、６０ 外部冷媒流路、６２ オイルポンプ、６４ モータトルク取得部、６８ 記憶部、７０ モータ制御部。

Claims (6)

1. 回転電機と、
   回転電機の温度を測定する温度センサと、
   回転電機のトルクを取得するトルク取得部と、
   回転電機の実温度と温度センサの測定温度との乖離を補正するように、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値から温度センサ温度補正値を求めて、当該温度センサ温度補正値を用いて前記測定温度を補正することで回転電機の実温度を推定する実温度推定部とを備えることを特徴とする回転電機温度推定システム。
2. 請求項１に記載の回転電機温度推定システムにおいて、
   回転電機を冷媒により冷却する冷却部を備え、
   温度センサは、回転電機の冷媒がかかる部分に設けられていることを特徴とする回転電機温度推定システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電機温度推定システムにおいて、
   温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、予め設定された温度センサ温度補正値との関係を表すマップのデータを記憶する記憶部を備え、
   実温度推定部は、記憶部に記憶されたマップを参照しつつ、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値から回転電機の実温度を推定することを特徴とする回転電機温度推定システム。
4. 請求項１に記載の回転電機温度推定システムにおいて、
   実温度推定部は、通常時と、回転電機への通電時に回転電機がロックする回転電機ロック時とで、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値に対応する温度センサ温度補正値の異なる関係を用いて、異なる状況に応じて回転電機の実温度を推定することを特徴とする回転電機温度推定システム。
5. 請求項１に記載の回転電機温度推定システムにおいて、
   通常時における、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、予め設定された温度センサ温度補正値との関係を表す通常時マップと、回転電機ロック時における、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、予め設定された温度センサ温度補正値との関係を表すロック時マップとのデータを記憶する記憶部を備え、
   実温度推定部は、記憶部に記憶されたマップを参照しつつ、通常時かまたはモータロック時かに応じて、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値から回転電機の実温度を推定することを特徴とする回転電機温度推定システム。
6. 請求項１に記載の回転電機温度推定システムにおいて、
   実温度推定部は、温度センサの測定温度の変化量及び回転電機のトルクの取得値と、前記温度センサ温度補正値、前記変化量及び前記トルクの関係を表す関係式とから温度センサ温度補正値を求めて、当該温度センサ温度補正値を用いて回転電機の実温度を推定することを特徴とする回転電機温度推定システム。

Images