JP2021145393A - Temperature estimation device of rotary electric machine and temperature estimation method of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の温度推定装置及び回転電機の温度推定方法に関する。 The present invention relates to a temperature estimation device for a rotary electric machine and a temperature estimation method for a rotary electric machine.
ハイブリッド車や電気自動車には、コア部に磁石が配置されたロータと、スロット部にコイルが配置されたステータとを備えた回転電機(モーター/ジェネレータ)が、駆動用又は発電用として搭載されている。このような回転電機においては、コイルや磁石等の構成部品が発熱するため、過熱によるコイルの焼損や、磁石の劣化を防ぐために、温度センサによる温度検出が行われている。 Hybrid vehicles and electric vehicles are equipped with a rotary electric machine (motor / generator) equipped with a rotor in which a magnet is arranged in a core portion and a stator in which a coil is arranged in a slot portion for driving or power generation. There is. In such a rotary electric machine, components such as a coil and a magnet generate heat, so that temperature is detected by a temperature sensor in order to prevent the coil from burning due to overheating and the magnet from deteriorating.
例えば、特許文献1は、ステータのコイルエンド部に温度センサを設けて、コイルの温度検出を行う技術を開示する。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting the temperature of a coil by providing a temperature sensor at the coil end portion of the stator.
回転電機を小径化及び高回転化する場合には、ティース先端幅が減少するとティース先端にて磁気飽和が起こり、コイルへの漏れ磁束が増加する傾向にある。そのため、コイルにおいて渦電流による損失(渦損)が増加する。 When the diameter of the rotary electric machine is reduced and the rotation speed is increased, when the width of the tip of the tooth is reduced, magnetic saturation occurs at the tip of the tooth, and the magnetic flux leakage to the coil tends to increase. Therefore, the loss (vortex loss) due to the eddy current increases in the coil.
コイルに渦電流を生じさせる漏れ磁場は、局所的に異なっており、場所によってコイルの渦損による温度上昇が異なる。そのため、従来のようにコイルエンド部等に温度センサを設けるだけでは、回転電機の動作点によって、温度センサによる温度検出値と実際のコイル温度との差分が変化するため、回転電機を構成する部品の正確な温度の検出が困難であるという問題がある。 The leakage magnetic field that causes an eddy current in the coil is locally different, and the temperature rise due to the eddy loss of the coil differs depending on the location. Therefore, if only a temperature sensor is provided at the coil end or the like as in the conventional case, the difference between the temperature detected value by the temperature sensor and the actual coil temperature changes depending on the operating point of the rotary electric machine. There is a problem that it is difficult to detect the temperature accurately.
本発明は、回転電機を小径化及び高回転化する場合において、回転電機を構成する部品の温度を正確に推定できる回転電機の温度推定装置及び回転電機の温度推定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a temperature estimation device for a rotary electric machine and a temperature estimation method for the rotary electric machine, which can accurately estimate the temperature of parts constituting the rotary electric machine when the diameter of the rotary electric machine is reduced and the rotation speed is increased. do.
本発明の一観点は、コア部に磁石が配置されたロータと、スロット部にコイルが配置されたステータとを有する回転電機の構成部品の温度を推定する回転電機の温度推定装置であって、少なくとも前記回転電機を収容するハウジングの内部に設けられた温度センサと、前記構成部品の発熱量を算出する発熱量算出部と、前記回転電機の回転数、トルク及び印加電圧に基づいて、前記コイルの渦損を推定する渦損推定部と、前記構成部品の発熱量と、前記コイルの渦損により、前記構成部品の温度を算出する構成部品温度算出部と、を備えた回転電機の温度推定装置にある。 One aspect of the present invention is a temperature estimation device for a rotary electric machine that estimates the temperature of a component of a rotary electric machine having a rotor in which a magnet is arranged in a core portion and a stator in which a coil is arranged in a slot portion. The coil is based on at least a temperature sensor provided inside a housing for accommodating the rotary electric machine, a calorific value calculation unit for calculating the calorific value of the component, and the rotation speed, torque, and applied voltage of the rotary electric machine. Temperature estimation of a rotary electric machine including a vortex loss estimation unit for estimating the vortex loss of the It is in the device.
本発明の別の一観点は、コア部に磁石が配置されたロータと、スロット部にコイルが配置されたステータとを有する回転電機の構成部品の温度を推定する回転電機の温度推定方法であって、前記ステータの鉄損、前記磁石の渦損、前記ロータの鉄損と、前記コイルの銅損と、による発熱量を求めるステップと、前記回転電機のトルクと、回転数と、印加電圧と、を取得するステップと、前記回転電機のトルク、回転数及び印加電圧と、前記コイルの渦損との関係を示すマップを参照して前記コイルの渦損を求めるステップと、前記ステータの鉄損、前記磁石の渦損、前記ロータの鉄損と、前記コイルの銅損と前記コイルの渦損とに基づいて前記構成部品の温度を推定するステップと、を有する、回転電機の温度推定方法にある。 Another aspect of the present invention is a method for estimating the temperature of a rotary electric machine, which estimates the temperature of a component of a rotary electric machine having a rotor in which a magnet is arranged in a core portion and a stator in which a coil is arranged in a slot portion. Then, the step of obtaining the calorific value due to the iron loss of the stator, the vortex loss of the magnet, the iron loss of the rotor, and the copper loss of the coil, the torque of the rotating electric machine, the number of rotations, and the applied voltage. , The step of obtaining the vortex loss of the coil by referring to the map showing the relationship between the torque, the number of rotations, and the applied voltage of the rotary electric machine and the vortex loss of the coil, and the iron loss of the stator. A method for estimating the temperature of a rotary electric machine, which comprises a step of estimating the temperature of the component based on the vortex loss of the magnet, the iron loss of the rotor, and the copper loss of the coil and the vortex loss of the coil. be.
上記観点の回転電機の温度推定装置及び回転電機の温度推定方法によれば、コイルの渦損による影響を考慮することにより、回転電機を小径化及び高回転化する場合において、回転電機を構成する部品であるコイルの温度を正確に推定できる。 According to the temperature estimation device of the rotary electric machine and the temperature estimation method of the rotary electric machine from the above viewpoint, the rotary electric machine is configured when the diameter of the rotary electric machine is reduced and the rotation speed is increased by considering the influence of the vortex loss of the coil. The temperature of the coil, which is a component, can be estimated accurately.
以下、本発明の好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be mentioned and described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
本実施形態に係る回転電機の温度推定装置10は、例えばハイブリッド車両又は電動車両等の車両12に搭載されている。車両12は、図1に示すように、駆動用モータ14、発電用モータ16、トランスミッション18、冷媒循環部20、電力変換部22、バッテリ24及び制御装置26を備えている。
(First Embodiment)
The
駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々は、例えば3相交流のブラシレスDCモータ等で構成される。駆動用モータ14及び発電用モータ16は、トランスミッション18に接続された回転軸を、それぞれが備えている。発電用モータ16の回転軸は、後述する冷媒循環部20の機械式ポンプに連結されている。
Each of the
駆動用モータ14は、図2及び図3に示すように、コイル28を有するステータ30と、磁石32を有するロータ34とを備えている。駆動用モータ14は、インナーロータ型であり、円筒状のステータ30の内部にロータ34を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
コイル28は、SC(セグメントコンダクタ)巻線である。コイル28は、図4〜図6に示すように、ステータコア30aの隣り合うティース30bの間に形成されるスロット部30cに装着されている。コイル28は、後述する電力変換部22に接続されている。
The
ステータコア30aの外形は、円筒形状に形成されている。ステータコア30aは、図4に示すように、径方向の内周部に複数のティース30bを備えている。複数のティース30bの各々は、ステータコア30aの内周部において、周方向に所定間隔を開けて、内周側に突出している。スロット部30cは、周方向で隣り合うティース30bの間に形成されている。各スロット部30cは、ステータコア30aの径方向の内周側から外周側に向かって放射状に延びて形成されている。また、スロット部30cは、ステータコア30aの内周部を回転軸方向に貫通するように延在している。
The outer shape of the
コイル28は、U相、V相、W相からなる3相コイルである。コイル28は、図5に示すように、複数のセグメントコイル28aを備えている。各セグメントコイル28aは、断面形状が長方形状の複数の導線を備えている。複数の導線は、各銅線の表面を対向させるように列に整列して、1つの束を形成している。各セグメントコイル28aの外形は、各スロット部30cの形状に応じて各スロット部30cを隙間なく埋めるように、U字形状に形成されている。
The
各セグメントコイル28aの両端部は、周方向に所定間隔を開けた2つのスロット部30c内にステータコア30aの軸方向から挿入されている。各セグメントコイル28aの端部は、各スロット部30c内から外部に突出する複数の端部のうちで所定の組み合わせの端部同士は、TIG溶接等により接合されている。複数のスロット部30cに挿入される複数のセグメントコイル28aの端部は、周方向に順次、U相、U相、V相、V相、W相、W相、U相、U相、…の順に配列される。
Both ends of each
磁石32は、例えば永久磁石等である。磁石32は、図2に示すように、ロータヨーク34aを回転軸34cの軸方向の両側から挟み込む一対の端面板34bとは直接に接触しないように、ロータヨーク34aの内部に保持されている。
The
発電用モータ16は、駆動用モータ14と同様に構成されている。
The
トランスミッション18は、例えばAT(オートマチックトランスミッション)等であり、ギヤやクラッチ等を含む。トランスミッション18は、図1に示すように、駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々と駆動輪36とに接続されている。トランスミッション18は、後述する制御装置26から出力される制御信号に応じて、駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々と駆動輪36との間の動力伝達を制御する。トランスミッション18は、駆動用モータ14及び発電用モータ16と共に、ハウジング41(ミッションケース)の内部に収容されている。すなわち、ハウジング41の内部には、駆動用モータ14又は発電用モータ16といった回転電機の他に、ギヤやクラッチ等のトランスミッション部品も収容されている。ハウジング41の底部には、冷媒貯留部39(オイルパン)が設けられている。冷媒貯留部39には、駆動用モータ14及び発電用モータ16を通過した冷媒が貯留される。冷媒貯留部39には、温度センサ61が設けられている。温度センサ61は、冷媒貯留部39内に集められた冷媒の温度を検出する。
The
冷媒循環部20は、冷媒が循環する冷媒流路20aと、冷媒を冷却する冷却器20bとを備えている。冷媒循環部20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18において、潤滑及び動力伝達等を行う作動油を冷媒として用いる。
The
冷媒流路20aは、トランスミッション18の内部における作動油の流路、並びに駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々の内部に接続されている。冷媒流路20aは、駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々に冷媒を吐出する吐出口20cと、駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々の内部を流通した冷媒を吸入する吸入口20d(図7参照)と、を備えている。冷媒流路20aの吐出口20cは、駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々鉛直方向上方に配置されている。また、吸入口20dは、駆動用モータ14、発電用モータ16及びトランスミッション18を収容するハウジング41の内部の冷媒貯留部39に設けられている。
The
冷却器20bは、冷媒流路20aに設けられ、発電用モータ16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16の駆動によって吸引力を発生し、冷媒流路20aの吸入口20dから冷媒を吸引し、冷媒流路20a内の冷媒を吐出口20cに向けて流動させる。冷却器20bは、冷媒流路20a内を流動する冷媒を冷却する。
The cooler 20b includes a mechanical pump provided in the
冷媒循環部20は、駆動用モータ14に対して、冷却器20bの機械式ポンプの動作に伴い、冷媒流路20aの吐出口20cからコイルエンド部28b(ステータコア30aのスロット部30cから軸方向外方に突出するコイル28の端部)に向かって、冷媒を吐出する。冷媒は、図5及び図6に示すように、重力の作用によってコイルエンド部28bのセグメントコイル28a及びステータコア30aの表面上を鉛直方向下方に流動する。なお、図5及び図6の矢印は、冷媒の流動状態を模式的に示す。冷媒は、コイル28とロータ34との間隙を通過して、端面板34bに接触するように鉛直方向下方に流動する。
The
端面板34bの表面に接触する冷媒は、ロータ34の回転による遠心力及び重力の作用によって端面板34bの表面上を端面板34bの外部に向かって流動する。冷媒は、端面板34bの外部において重力の作用によって冷媒貯留部39に流動する。
The refrigerant that comes into contact with the surface of the
冷媒循環部20は、冷媒貯留部39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20dから冷媒流路20aに吸入し、冷却器20bによって冷却する。これにより冷媒循環部20は、図7に示すように、冷媒によってコイル28と磁石32とを冷却する。なお、冷媒循環部20は、より詳細には、冷媒によって端面板34bを直接的に冷却すると共に、冷媒によって端面板34bを介して間接的に、順次、ロータ34と、磁石32とを冷却する。
The
電力変換部22は、図1に示すように、バッテリ24の出力電圧を昇圧する昇圧器40と、駆動用モータ14の通電を制御する第1パワードライブユニット42(PDU1)と、発電用モータ16の通電を制御する第2パワードライブユニット44(PDU2)とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
昇圧器40は、例えばDC−DCコンバータ等を備えている。昇圧器40は、バッテリ24と、第1パワードライブユニット42及び第2パワードライブユニット44と、の間に接続されている。昇圧器40は、後述する制御装置26から出力される制御信号に応じて、バッテリ24の出力電圧を昇圧することによって、第1パワードライブユニット42及び第2パワードライブユニット44への印加電圧を生成する。すなわち、昇圧器40は、バッテリ24の出力電圧の昇圧によって生成した印加電圧を、第1パワードライブユニット42及び第2パワードライブユニット44に出力する。
The
第1パワードライブユニット42及び第2パワードライブユニット44は、例えばインバータ装置等を備えている。第1パワードライブユニット42及び第2パワードライブユニット44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等)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パワードライブユニット42及び第2パワードライブユニット44は、後述する制御装置26から出力される制御信号に応じて、昇圧器40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42は駆動用モータ14に対し、また第2パワードライブユニット44は発電用モータ16に対し、各々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28の各々に通電する。
The first
制御装置26は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)等の各種の記憶媒体と、タイマー等の電子回路により構成されている。制御装置26は、トランスミッション18及び電力変換部22を制御するための制御信号を出力する。制御装置26は、電圧センサ46、第1電流センサ48、第2電流センサ50、第1回転数センサ52、第2回転数センサ54、トルクセンサ56、温度センサ58、59、60、61に接続されている。
The
電圧センサ46は、昇圧器40から第1パワードライブユニット42及び第2パワードライブユニット44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48は、第1パワードライブユニット42と駆動用モータ14の各コイル28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50は、第2パワードライブユニット44と発電用モータ16の各コイル28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52は、駆動用モータ14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14の回転数を検知する。第2回転数センサ54は、発電用モータ16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16の回転数を検知する。トルクセンサ56は、駆動用モータ14のトルクを検出する。温度センサ58は、コイル28の外周部の温度を検出する。温度センサ59は、吐出口20cから吐出される冷媒の温度を検出する。温度センサ60は、冷媒流路20aの吐出口20cから吐出され、コイルエンド部28bと熱交換した後の冷媒の温度を検出する。
The
温度センサ58は、図4に示すように、コイル28の外周部の一部に隣接して設けられており、コイル28の外周部の温度を検出する。駆動用モータ14又は発電用モータ16を高速回転させる場合には、コイル28の渦損が増大し、コイル28の内側での発熱量が増大する。そのため、温度センサ58のみでは、コイル28の出力が変動した際の応答性が低下する。
As shown in FIG. 4, the
温度センサ60は、図5に示すように、コイルエンド部28bの下方に配置されている。温度センサ60は、サイドカバー62にねじ62aによって接続されたブラケット62bに固定されている。サイドカバー62は、軸方向の両側から筐体38を挟み込むように配置されている。温度センサ60は、コイルエンド部28bと熱交換した後に、筐体38の鉛直方向下方の底部38aに到る途中の冷媒の温度を検出する。
As shown in FIG. 5, the
温度センサ61は、冷媒貯留部39に設けられており、冷媒貯留部39に集まった冷媒の温度を検出する。温度センサ61の検出温度は、本実施形態においては、後述するように、コイル28の温度推定に用いられる。
The
制御装置26は、図1に示すように、発熱量算出部64と、抜熱量算出部66と、渦損推定部68と、構成部品温度算出部70と、モータ制御部72と、記憶部74とを備えている。このうち、発熱量算出部64は、駆動用モータ14及び発電用モータ16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64は、例えば、駆動用モータ14において、3相のコイル28の銅損及び渦損と、ステータコア30aの鉄損と、磁石32の渦電流損と、ロータヨーク34aの鉄損とによる発熱量を算出する。
As shown in FIG. 1, the
発熱量算出部64は、第1電流センサ48により検出される駆動用モータ14の3相の相電流と、予め記憶部74に記憶しているコイル28(駆動用モータ14)の抵抗値とに基づいて、駆動用モータ14のコイル28の銅損を算出する。
The calorific
また、発熱量算出部64は、記憶部74に記憶しているマップを参照して、ステータコア30aの鉄損、磁石32の渦損、ロータヨーク34aの鉄損による発熱量を求める。すなわち、発熱量算出部64は、電圧センサ46により検出される印加電圧と、第1回転数センサ52により検出される駆動用モータ14の回転数と、トルクセンサ56により検出される駆動用モータ14のトルクと、に基づいて、ステータコア30aの鉄損と、コイル28の銅損と、磁石32の渦電流損失と、ロータヨーク34aの鉄損とによる発熱量を算出する。各種のデータは、印加電圧、回転数、及びトルクと、磁石32の渦電流損との相互関係を示すマップ等のデータである。
Further, the calorific
渦損推定部68は、電圧センサ46により検出される印加電圧と、第1回転数センサ52により検出される駆動用モータ14の回転数と、トルクセンサ56により検出される駆動用モータ14のトルクと、に基づいて、コイル28の渦損の推定値を求める。渦損推定部68は、記憶部74に記憶されたマップを読み出して、コイル28の渦損を推定する。例えば、コイル28の渦損の推定するためのマップは、図8に示すようなデータから構成されている。図8のマップは、横軸にトルクをとり、縦軸にコイル28の渦損をとって、駆動用モータ14の回転数とトルクとコイル28の渦損の推定値との関係を示すデータである。このマップは、印加電圧毎に複数用意されている。
The vortex
コイル28の渦損を示すマップは、例えば、コイル28に所定のトルク、回転数及び印加電圧を印加した状態において、コイル28に流れる電流波形を測定し、電磁界シミュレータを用いて渦損の発生量を算出して求められる。トルク、回転数及び印加電圧を変えながら、コイル28に流れる電流波形を測定することで、図8に示すマップを求めることができる。
The map showing the vortex loss of the
発熱量算出部64は、電圧センサ46により検出される印加電圧と、第1回転数センサ52により検出される駆動用モータ14の回転数と、トルクセンサ56により検出される駆動用モータ14のトルクとを取得する。そして、発熱量算出部64は、マップを参照することにより、印加電圧、回転数及びトルクに対応する渦損の値を求める。
The calorific
抜熱量算出部66は、温度センサ59で検出した吐出口20cの冷媒の温度と、温度センサ61で検出した冷媒貯留部39の冷媒温度と、前回の処理で推定したコイル温度及び磁石温度と、第2回転数センサ54により検出される発電用モータ16の回転数とに基づいて、ロータヨーク34aから冷媒に放熱される熱量(抜熱量)を算出する。
The heat removal
抜熱量算出部66は、第2回転数センサ54により検出される発電用モータ16の回転数に基づいて、冷媒循環部20で循環する冷媒の流量を検出する。発電用モータ16の回転数及び冷媒の流量の相互関係を示すマップ等のデータは、予め記憶部74に記憶されている。抜熱量算出部66は、冷媒の流量を用いて、予め記憶部74に記憶しているデータを参照して、ロータヨーク34aから冷媒に放熱される熱量(抜熱量)を算出する。記憶部74は、冷媒の流量とロータヨーク34aから冷媒に放熱される熱量(抜熱量)との相互関係を示すデータを予め記憶している。
The heat removal
構成部品温度算出部70は、発熱量算出部64によって算出される駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々における各部の損失による発熱量と、渦損推定部68によるコイル28の渦損と、抜熱量算出部66によって算出されるロータヨーク34aから冷媒に放熱される熱量(抜熱量)とに基づき、コイル28及び磁石32の温度変化を算出する。コイル28は、内周側の部分で磁石32から受ける磁束密度の変化が大きくなるため、内周側の渦損による発熱が大きくなる。渦損推定部68は、コイル28の内周側の発熱の増大を素早く推定することができる。
The component
構成部品温度算出部70は、発熱量算出部64によって算出される駆動用モータ14及び発電用モータ16の各々における各部の損失による発熱量と、抜熱量算出部66によって算出されるロータヨーク34aから冷媒に放熱される熱量(抜熱量)とに基づき、コイル28及び磁石32といった構成部品の温度変化を算出する。構成部品温度算出部70は、構成部品の温度変化と、前回の処理で推定した構成部品の温度とに基づいて、今回の処理で推定される構成部品の温度を算出する。
The component
モータ制御部72は、渦損推定部68及び構成部品温度算出部70により算出されたコイル28及び磁石32の温度に基づいて、トランスミッション18及び電力変換部22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14及び発電用モータ16を制御する。
The
本実施形態による回転電機の温度推定装置10は上記構成を備えており、次に、この回転電機の温度推定装置10の動作、つまり回転電機の温度推定方法について説明する。
The
以下に、制御装置26が、駆動用モータ14のコイル28の温度を算出して、駆動用モータ14を制御する処理について説明する。
Hereinafter, a process in which the
まず、制御装置26は、図9に示すように、トルクセンサ56により検出される駆動用モータ14のトルクと、第1回転数センサ52により検出される駆動用モータ14の回転数とを取得する(ステップS10)。
First, as shown in FIG. 9, the
次に、制御装置26は、駆動用モータ14の構成部品の発熱量を算出する(ステップS20)。
Next, the
ここで、上記したステップS20のコイル28の発熱量の算出処理について図10を参照しつつ説明する。
Here, the calculation process of the calorific value of the
まず、制御装置26は、第1電流センサ48の検出電流(相電流)と、記憶部74に記憶している駆動用モータ14のコイル28の抵抗値とを乗算して、コイル28の銅損による発熱量を算出する(ステップS22)。
First, the
次に、制御装置26は、電圧センサ46から印加電圧を検出し、第1回転数センサ52から駆動用モータ14の回転数を検出し、トルクセンサ56から駆動用モータ14のトルクを取得する。そして、制御装置26は、駆動用モータ14の、印加電圧、回転数及びトルクに基づいて、記憶部74に記憶しているマップを参照して、ステータコア30aの鉄損、磁石32の渦電流損失、及びロータヨーク34aの鉄損を算出する(ステップS24)。
Next, the
次に、制御装置26は、駆動用モータ14のトルク、回転数及び印加電圧に基づいて、マップ(図8)を参照して、コイル28の渦損による発熱量を算出する(ステップS26)。
Next, the
その後、制御装置26は、処理をリターンに進める。
After that, the
次に、図9に示すように、制御装置26は、冷媒によるロータヨーク34aからの抜熱量(放熱量)を算出する(ステップS30)。抜熱量算出処理は以下のステップで行う。
Next, as shown in FIG. 9, the
図11に示すように、まず、制御装置26は、温度センサ59により検出された吐出口20cの冷媒温度と、温度センサ61により検出されたハウジング41の内部の冷媒温度(冷媒貯留部39の温度)を取得する(ステップS32)。なお、ステップS32において、制御装置26は、温度センサ61の検出温度に代えて、温度センサ60の検出温度を取得してもよい。
As shown in FIG. 11, first, in the
次に、制御装置26は、第2回転数センサ54により検出される発電用モータ16の回転数に基づいて、冷媒の流量を取得する(ステップS34)。
Next, the
次に、制御装置26は、冷媒の流量を用いて、予め記憶部74に記憶しているデータを参照して、ロータヨーク34aから冷媒に放熱される熱量(抜熱量)を算出する(ステップS36)。そして、制御装置26は、処理をリターンに進める。
Next, the
次に、図9に示すように、制御装置26は、駆動用モータ14の各部の損失による発熱量と、冷媒によるロータヨーク34aからの抜熱量とに基づき、駆動用モータ14の構成部品(コイル28及び磁石32)の温度変化を算出する。制御装置26は、構成部品の温度変化と、前回の処理で推定した構成部品の温度とに基づいて、今回の処理で推定される構成部品の温度を算出する(ステップS40)。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、制御装置26は、算出した構成部品の温度が所定の出力制限温度未満か否かを判定する(ステップS50)。この判定結果が「YES」の場合、制御装置26は、駆動用モータ14の出力制限を行なわずに、処理を終了させる。一方、この判定結果が「NO」の場合、制御装置26は、処理をステップS60に進める。
Next, the
そして、制御装置26は、駆動用モータ14の許容トルク上限を算出する(ステップS60)。
Then, the
次に、制御装置26は、駆動用モータ14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22に出力する(ステップS70)。そして、制御装置26は、処理を終了させる。
Next, the
制御装置26は、発電用モータ16についても、図9〜図11を参照しつつ説明した処理を行うことで、発電用モータ16の構成部品の温度の推定を行う。そして、制御装置26は、発電用モータ16の構成部品の温度の推定値に基づいて、発電用モータ16について、過熱による劣化を防ぐための制御を行う。
The
本実施形態の回転電機の温度推定装置10及び温度推定方法は、以下の効果を奏する。
The
本実施形態は、コア部に磁石32が配置されたロータ34と、スロット部30cにコイル28が配置されたステータ30とを有する回転電機(駆動用モータ14及び発電用モータ16)の構成部品の温度を推定する回転電機の温度推定装置10であって、回転電機を収容するハウジング41の内部に設けられた温度センサ61と、構成部品の発熱量を算出する発熱量算出部64と、回転電機の回転数、トルク及び印加電圧に基づいて、コイル28の渦損を推定する渦損推定部68と、構成部品の発熱量と、コイル28の渦損により、構成部品の温度を算出する構成部品温度算出部70と、を備える。
This embodiment is a component of a rotary electric machine (drive
上記の構成によれば、コイル28の渦損による発熱を構成部品の温度上昇の算出に含めることができる。これにより、回転電機を小径化及び高回転化によりコイル28の渦電流損失が増加した場合であっても、コイル28や磁石32の温度を正確に推定できる。
According to the above configuration, the heat generated by the vortex loss of the
上記の回転電機の温度推定装置10において、構成部品は、コイル28であってもよい。この構成によれば、コイル28の温度を正確に推定でき、コイル28の焼損を防ぐことができる。
In the
上記の回転電機の温度推定装置10において、構成部品は、磁石32であってもよい。この構成によれば、コイル28の渦損の増大による磁石32の温度上昇を正確に推定できる。このため、磁石32の温度上昇による劣化を防止できる。
In the
上記の回転電機の温度推定装置10において、渦損推定部68は、回転電機の回転数、トルク及び電圧と渦損との関係を示すマップを記憶した記憶部74を有してもよい。この構成によれば、回転数、トルク及び電圧の検出結果に基づいて、複雑な演算を行うことなく、簡素な処理で渦損を推定できる。
In the
上記の回転電機の温度推定装置10において、温度センサ61が検出した回転電機を流れた冷媒温度から抜熱量を求める抜熱量算出部66を備え、構成部品温度算出部70は、抜熱量と、コイル28の渦損と、構成部品の発熱量とに基づいて、構成部品の温度を推定するようにしてもよい。この構成により、構成部品の温度の推定精度がさらに高まる。
In the
また、本実施形態の回転電機の温度推定方法は、コア部に磁石32が配置されたロータ34と、スロット部30cにコイル28が配置されたステータ30とを有する回転電機の構成部品の温度を推定する方法に関する。この回転電機の温度推定方法は、ステータ30の鉄損、磁石32の渦損、ロータ34の鉄損と、コイル28の銅損と、による発熱量を求めるステップと、回転電機のトルクと、回転数と、印加電圧と、を取得するステップと、回転電機のトルク、回転数及び印加電圧と、コイル28の渦損との関係を示すマップを参照してコイル28の渦損を求めるステップと、ステータ30の鉄損、磁石32の渦損、ロータ34の鉄損と、コイル28の銅損とコイル28の渦損とに基づいて構成部品の温度を推定するステップと、を有する。
Further, in the temperature estimation method of the rotary electric machine of the present embodiment, the temperature of the component parts of the rotary electric machine having the
上記回転電機の温度推定方法によれば、回転電機を小径化及び高回転化した場合であっても、コイル28や磁石32の温度を正確に推定できる。
According to the temperature estimation method of the rotary electric machine, the temperature of the
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。 Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. stomach.
10…温度推定装置 28…コイル
30…ステータ 30c…スロット部
32…磁石 34…ロータ
39…冷媒貯留部 41…ハウジング
58、59、60、61…温度センサ 64…発熱量算出部
66…抜熱量算出部 68…渦損推定部
70…構成部品温度算出部 74…記憶部
10 ...
Claims (6)
少なくとも前記回転電機を収容するハウジングの内部に設けられた温度センサと、
前記構成部品の発熱量を算出する発熱量算出部と、
前記回転電機の回転数、トルク及び印加電圧に基づいて、前記コイルの渦損を推定する渦損推定部と、
前記構成部品の発熱量と、前記コイルの渦損により、前記構成部品の温度を算出する構成部品温度算出部と、を備えた回転電機の温度推定装置。 A temperature estimation device for a rotary electric machine that estimates the temperature of a component of a rotary electric machine having a rotor in which a magnet is arranged in a core portion and a stator in which a coil is arranged in a slot portion.
At least a temperature sensor provided inside the housing that houses the rotary electric machine, and
A calorific value calculation unit that calculates the calorific value of the component parts,
A vortex loss estimation unit that estimates the vortex loss of the coil based on the rotation speed, torque, and applied voltage of the rotary electric machine.
A temperature estimation device for a rotating electric machine including a component temperature calculation unit that calculates the temperature of the component based on the calorific value of the component and the vortex loss of the coil.
前記ステータの鉄損、前記磁石の渦損、前記ロータの鉄損と、前記コイルの銅損と、による発熱量を求めるステップと、
前記回転電機のトルクと、回転数と、印加電圧と、を取得するステップと、
前記回転電機のトルク、回転数及び印加電圧と、前記コイルの渦損との関係を示すマップを参照して前記コイルの渦損を求めるステップと、
前記ステータの鉄損、前記磁石の渦損、前記ロータの鉄損と、前記コイルの銅損及び渦損とに基づいて前記構成部品の温度を推定するステップと、
を有する、回転電機の温度推定方法。 It is a temperature estimation method of a rotary electric machine that estimates the temperature of a component of a rotary electric machine having a rotor in which a magnet is arranged in a core portion and a stator in which a coil is arranged in a slot portion.
A step of obtaining the amount of heat generated by the iron loss of the stator, the vortex loss of the magnet, the iron loss of the rotor, and the copper loss of the coil.
The step of acquiring the torque, the rotation speed, and the applied voltage of the rotary electric machine,
A step of obtaining the vortex loss of the coil by referring to a map showing the relationship between the torque, the rotation speed, and the applied voltage of the rotary electric machine and the vortex loss of the coil.
A step of estimating the temperature of the component based on the iron loss of the stator, the vortex loss of the magnet, the iron loss of the rotor, and the copper loss and vortex loss of the coil.
A method for estimating the temperature of a rotating electric machine.
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