JP2008193774A - Device and method for estimating temperature of rotor of motor - Google Patents

Device and method for estimating temperature of rotor of motor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate the temperature of the rotor of a motor, having a rotor to which permanent magnets are attached. <P>SOLUTION: Based on the fact that the lead angle θr decreases as the voltage V increases, the lead angle θr is multiplied by a correction coefficients k set by the voltage V, thus setting a lead angle θt after correction (S110, S120). Based on the fact that the temperature of the rotor becomes higher, as the lead angle increases when a motor is outputting the same torque, and the fact that the temperature of the rotor becomes lower, as the output torque of the motor increases for the same lead angle, the temperature Tr of the rotor is estimated by the lead angle θt, after correction and a torque command Tm* (S130). By using such an arrangement, the temperature Tr of the rotor can be estimated more appropriately. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動機の回転子の温度推定装置および温度推定方法に関し、詳しくは、永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機の回転子の温度を推定する回転子温度推定装置およびこうした電動機の回転子の温度推定方法に関する。   The present invention relates to a temperature estimation device and a temperature estimation method for a rotor of an electric motor, and more specifically, rotation of an electric motor including a rotor to which a permanent magnet is attached and a stator that forms a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current. The present invention relates to a rotor temperature estimation device for estimating the temperature of a rotor and a rotor temperature estimation method for such a motor.

従来、この種の電動機の回転子の温度推定装置としては、永久磁石が取り付けられた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを備える電動機の回転子の回転速度と三相コイルに生じる逆起電力とに基づいて回転子の温度を推定するものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。この装置では、電動機の回転子が高温になって減磁すると、逆起電力定数が低下することに基づいて回転子の温度を推定している。
特開２００５−１２９１４号公報 Conventionally, as a temperature estimation device for a rotor of this type of electric motor, a rotor with a permanent magnet and a stator around which a three-phase coil is wound are used. A method for estimating the temperature of the rotor based on the counter electromotive force generated has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). In this apparatus, when the rotor of the electric motor becomes hot and demagnetized, the temperature of the rotor is estimated based on the fact that the back electromotive force constant decreases.
JP 2005-12914 A

永久磁石が取り付けられた回転子を備える三相交流電動機では、上述したように、回転子が高温になると減磁により予定していたトルクを出力することができない場合が生じる。回転子の温度を直接検出することができればよいが、回転子は回転体であることから、直接検出することは困難である。このため、回転子の温度をより適正に推定することが望まれる。   In a three-phase AC motor including a rotor to which a permanent magnet is attached, as described above, when the rotor is at a high temperature, there is a case where the torque that is planned due to demagnetization cannot be output. Although it is sufficient that the temperature of the rotor can be directly detected, it is difficult to directly detect the rotor because the rotor is a rotating body. For this reason, it is desired to estimate the temperature of the rotor more appropriately.

本発明の電動機の回転子の温度推定装置および温度推定方法は、永久磁石が取り付けられた回転子を備える電動機の回転子の温度をより適正に推定することを目的とする。   An object of the temperature estimation device and the temperature estimation method for a rotor of an electric motor of the present invention is to more appropriately estimate the temperature of the rotor of an electric motor including the rotor to which a permanent magnet is attached.

本発明の電動機の回転子の温度推定装置および温度推定方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。   The temperature estimation device and the temperature estimation method for the rotor of the electric motor according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.

本発明の第１の電動機の回転子の温度推定装置は、
永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機の前記回転子の温度を推定する回転子温度推定装置であって、
前記固定子に印加される三相交流電流における電圧を検出する電圧検出手段と、
前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量を検出する進角量検出手段と、
前記検出された電圧が高いほど小さくなる補正係数を用いて前記検出された進角量を補正する進角量補正手段と、
前記補正された進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する温度推定手段と、
を備えることを要旨とする。 The temperature estimation device for the rotor of the first electric motor of the present invention is:
A rotor temperature estimation device for estimating a temperature of the rotor of an electric motor comprising a rotor to which a permanent magnet is attached and a stator that forms a rotating magnetic field by application of a three-phase alternating current,
Voltage detecting means for detecting a voltage in a three-phase alternating current applied to the stator;
An advance amount detecting means for detecting an advance amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet;
An advance amount correction means for correcting the detected advance amount using a correction coefficient that decreases as the detected voltage increases;
Temperature estimating means for estimating the temperature of the rotor so as to increase as the corrected advance amount increases and to decrease as the torque command of the motor increases.
It is a summary to provide.

この本発明の第１の電動機の回転子の温度推定装置では、固定子に印加される三相交流電流における電圧が高いほど小さくなる補正係数を用いて永久磁石の磁束方向に対する回転磁界の磁束方向の進角量を補正し、補正した進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に電動機の回転子の温度を推定する。これは、電動機のトルクに対して進角量も電圧も比例的な関係があること、回転子の温度が高いほど電動機のトルクが小さくなること、電動機から同一のトルクを出力するのに回転子の温度が高いほど進角量が大きくなること、に基づく。したがって、三相交流電流の電圧と進角量とトルク指令とを用いて電動機の回転子の温度をより適正に推定することができる。ここで、進角量は、回転子の回転位置に対して固定子に印加する三相交流電流の位相に基づいて演算することにより検出するものなどを考えることができる。   In the temperature estimation device for the rotor of the first electric motor of the present invention, the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet using a correction coefficient that decreases as the voltage in the three-phase alternating current applied to the stator increases. The temperature of the rotor of the motor is estimated so as to increase as the corrected advance amount increases and decrease as the torque command of the motor increases. This is because the advance amount and voltage are proportional to the torque of the motor, the motor torque decreases as the rotor temperature increases, and the rotor outputs the same torque from the motor. This is based on the fact that the amount of advancement increases with increasing temperature. Therefore, the temperature of the rotor of the electric motor can be estimated more appropriately using the voltage of the three-phase alternating current, the amount of advancement, and the torque command. Here, the amount of advance angle can be detected by calculating based on the phase of the three-phase alternating current applied to the stator with respect to the rotational position of the rotor.

こうした本発明の第１の電動機の回転子の温度推定装置において、前記電圧検出手段は、前記電動機に三相交流電流を印加するインバータ回路に供給される直流電力の電圧を検出する手段であるものとすることもできる。パルス幅変調（Pulse Width Modulation）により三相交流電流を形成するインバータ回路では三相交流電流の電圧はインバータ回路に供給される直流電力の電圧となるからである。   In such a temperature estimation device for the rotor of the first electric motor of the present invention, the voltage detecting means is means for detecting the voltage of DC power supplied to an inverter circuit that applies a three-phase AC current to the electric motor. It can also be. This is because in an inverter circuit that forms a three-phase alternating current by pulse width modulation, the voltage of the three-phase alternating current becomes the voltage of the direct-current power supplied to the inverter circuit.

本発明の第２の電動機の回転子の温度推定装置は、
永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機に所定の電圧の三相交流電流が印加されたときの前記回転子の温度を推定する回転子温度推定装置であって、
前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量を検出する進角量検出手段と、
前記検出された進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する温度推定手段と、
を備えることを要旨とする。 The temperature estimation device for the rotor of the second electric motor of the present invention is:
Estimating the temperature of the rotor when a three-phase alternating current of a predetermined voltage is applied to an electric motor including a rotor with a permanent magnet and a stator that forms a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current A rotor temperature estimation device,
An advance amount detecting means for detecting an advance amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet;
Temperature estimation means for estimating the temperature of the rotor in a tendency to increase as the detected advance amount increases and to decrease as the torque command of the motor increases.
It is a summary to provide.

この本発明の第２の電動機の回転子の温度推定装置では、永久磁石の磁束方向に対する回転磁界の磁束方向の進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に回転子の温度を推定する。この本発明の第２の電動機の回転子の温度推定装置では、電動機に所定の電圧の三相交流電流が印加されるから、本発明の第１の電動機の回転子の温度推定装置における三相交流電流の電圧による進角量の補正は不要となる。このため、回転子の温度が高いほど電動機のトルクが小さくなることと電動機から同一のトルクを出力するのに回転子の温度が高いほど進角量が大きくなることとに基づいて電動機の回転子の温度をより適正に推定することができる。   In the temperature estimation device for the rotor of the second electric motor of the present invention, the larger the advance amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet, the higher the tendency, and the lower the motor torque command, the lower the motor torque command. Estimate the rotor temperature. In the temperature estimation device for the rotor of the second motor of the present invention, a three-phase alternating current of a predetermined voltage is applied to the motor, so the three-phase in the temperature estimation device for the rotor of the first motor of the present invention. It is not necessary to correct the advance amount by the voltage of the alternating current. Therefore, based on the fact that the higher the rotor temperature is, the smaller the motor torque is, and the higher the rotor temperature is, the higher the amount of advance is to output the same torque from the motor. Can be estimated more appropriately.

本発明の第１の電動機の回転子の温度推定方法は、
永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機の前記回転子の温度を推定する回転子温度推定方法であって、
前記固定子に印加される三相交流電流における電圧が高いほど小さくなる補正係数を用いて前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量を補正すると共に該補正した進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する、
ことを特徴とする。 The temperature estimation method for the rotor of the first electric motor of the present invention is as follows:
A rotor temperature estimation method for estimating a temperature of the rotor of an electric motor comprising a rotor to which a permanent magnet is attached and a stator that forms a rotating magnetic field by application of a three-phase alternating current,
Advancing amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet is corrected using a correction coefficient that decreases as the voltage in the three-phase alternating current applied to the stator increases. The temperature of the rotor is estimated to be higher as the torque is larger and lower as the torque command of the motor is larger.
It is characterized by that.

この本発明の第１の電動機の回転子の温度推定方法では、固定子に印加される三相交流電流における電圧が高いほど小さくなる補正係数を用いて永久磁石の磁束方向に対する回転磁界の磁束方向の進角量を補正し、補正した進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に電動機の回転子の温度を推定する。これは、電動機のトルクに対して進角量も電圧も比例的な関係があること、回転子の温度が高いほど電動機のトルクが小さくなること、電動機から同一のトルクを出力するのに回転子の温度が高いほど進角量が大きくなること、に基づく。したがって、三相交流電流の電圧と進角量とトルク指令とを用いて電動機の回転子の温度をより適正に推定することができる。   In the temperature estimation method for the rotor of the first electric motor of the present invention, the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet using a correction coefficient that decreases as the voltage in the three-phase alternating current applied to the stator increases. The temperature of the rotor of the motor is estimated so as to increase as the corrected advance amount increases and decrease as the torque command of the motor increases. This is because the advance amount and voltage are proportional to the torque of the motor, the motor torque decreases as the rotor temperature increases, and the rotor outputs the same torque from the motor. This is based on the fact that the amount of advancement increases with increasing temperature. Therefore, the temperature of the rotor of the electric motor can be estimated more appropriately using the voltage of the three-phase alternating current, the amount of advancement, and the torque command.

本発明の第２の電動機の回転子の温度推定方法は、
永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機に所定の電圧の三相交流電流が印加されたときの前記回転子の温度を推定する回転子温度推定方法であって、
前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する、
ことを特徴とする。 The temperature estimation method for the rotor of the second electric motor of the present invention is as follows:
Estimating the temperature of the rotor when a three-phase alternating current of a predetermined voltage is applied to an electric motor including a rotor with a permanent magnet attached and a stator that forms a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current A rotor temperature estimation method comprising:
Estimating the temperature of the rotor in a tendency to increase as the advance amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet increases and to decrease as the torque command of the motor increases.
It is characterized by that.

この本発明の第２の電動機の回転子の温度推定方法では、永久磁石の磁束方向に対する回転磁界の磁束方向の進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に回転子の温度を推定する。この本発明の第２の電動機の回転子の温度推定方法では、電動機に所定の電圧の三相交流電流が印加されるから、本発明の第１の電動機の回転子の温度推定方法における三相交流電流の電圧による進角量の補正は不要となる。このため、回転子の温度が高いほど電動機のトルクが小さくなることと電動機から同一のトルクを出力するのに回転子の温度が高いほど進角量が大きくなることとに基づいて電動機の回転子の温度をより適正に推定することができる。   In the method for estimating the temperature of the rotor of the second electric motor of the present invention, the larger the advance amount of the rotating magnetic field in the magnetic flux direction with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet, the higher the tendency, and the higher the motor torque command, the lower the tendency. Estimate the rotor temperature. In the second method for estimating the rotor temperature of the electric motor according to the present invention, a three-phase alternating current having a predetermined voltage is applied to the electric motor. Therefore, the three-phase in the method for estimating the temperature of the rotor of the first electric motor according to the present invention. It is not necessary to correct the advance amount by the voltage of the alternating current. Therefore, based on the fact that the higher the rotor temperature is, the smaller the motor torque is, and the higher the rotor temperature is, the higher the amount of advance is to output the same torque from the motor. Can be estimated more appropriately.

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図１は、本発明の一実施例としての電動機の回転子の温度推定装置を含む駆動システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の温度推定装置を含む駆動システム２０は、図示するように、永久磁石２５が取り付けられた回転子２４と三相コイルＵＶＷが巻回された固定子２６とを有するＰＭ型の同期発電電動機として構成されたモータ２２と、直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２の三相コイルＵＶＷに印加するインバータ回路３０と、バッテリ５０からの直流電力を昇圧してインバータ回路３０に供給する昇圧コンバータ４０と、システム全体を制御する電子制御ユニット６０とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a drive system 20 including an electric motor rotor temperature estimation device as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a drive system 20 including a temperature estimation device of the embodiment includes a PM type synchronous generator motor having a rotor 24 to which a permanent magnet 25 is attached and a stator 26 around which a three-phase coil UVW is wound. A motor 22 configured as: an inverter circuit 30 that converts DC power into three-phase AC power and applies it to the three-phase coil UVW of the motor 22, and boosts DC power from the battery 50 and supplies it to the inverter circuit 30 A boost converter 40 and an electronic control unit 60 for controlling the entire system are provided.

インバータ回路３０は、６個のゲート式のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）Ｔ１〜Ｔ６と６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。６個のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６は、電力ラインとしての正極母線４４と負極母線４５とに対してソース側とシンク側とになるよう２個ずつペアで配置され、その接続点にモータ２２の三相コイルＵＶＷの各相が続されている。この６個のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６には、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６が電圧を保持するよう逆並列接続されている。したがって、電力ラインの正極母線４４と負極母線４５との間に電圧が作用している状態で対をなすスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルＵＶＷに回転磁界を形成でき、モータ２２を回転駆動することができる。なお、正極母線４４と負極母線４５の間には電圧を平滑する平滑コンデンサ４６も取り付けられている。   The inverter circuit 30 includes six gate type switching elements (for example, MOSFETs) T1 to T6 and six diodes D1 to D6. The six switching elements T1 to T6 are arranged in pairs so as to be on the source side and the sink side with respect to the positive electrode bus 44 and the negative electrode bus 45 as the power line. Each phase of the phase coil UVW is continued. Six diodes D1 to D6 are connected in reverse parallel to the six switching elements T1 to T6 so as to hold a voltage. Therefore, the rotating magnetic field is applied to the three-phase coil UVW by controlling the ratio of the on-time of the switching elements T1 to T6 that make a pair while the voltage is acting between the positive electrode bus 44 and the negative electrode bus 45 of the power line. The motor 22 can be rotationally driven. A smoothing capacitor 46 for smoothing the voltage is attached between the positive electrode bus 44 and the negative electrode bus 45.

昇圧コンバータ４０は、正極母線４４と負極母線４５とに対して平滑コンデンサ４６と並列するよう直列に配置された２個のゲート式のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）Ｔ７，Ｔ８と、スイッチング素子Ｔ７，Ｔ８に対して並列に電圧を保持するよう取り付けられた２個のダイオードＤ７，Ｄ８と、２個のスイッチング素子Ｔ７，Ｔ８の中間とバッテリ５０の正極側に取り付けられたコイル４２と、により構成されており、２個のスイッチング素子のスイッチング動作によりバッテリ５０の電圧を昇圧してインバータ回路３０に供給する。   Boost converter 40 includes two gate type switching elements (for example, MOSFETs) T7 and T8 arranged in series so as to be parallel to smoothing capacitor 46 with respect to positive electrode bus 44 and negative electrode bus 45, and switching elements T7, Two diodes D7 and D8 attached to hold a voltage in parallel with T8, and a coil 42 attached to the middle of the two switching elements T7 and T8 and the positive side of the battery 50. The voltage of the battery 50 is boosted and supplied to the inverter circuit 30 by the switching operation of the two switching elements.

電子制御ユニット６０は、ＣＰＵ６２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ６２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ６４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ６６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット６０には、モータ２２の回転子２４の回転位置を検出する回転位置検出センサ２８からのモータ２２の回転子２４の回転位置θｍやモータ２２の三相コイルＵＶＷのＵ相，Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサ３２，３３からの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，正極母線４４と負極母線４５とに取り付けられた電圧センサ４７からの電圧Ｖなどが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット６０からは、インバータ回路３０のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ４０のスイッチング素子Ｔ７，Ｔ８へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、電子制御ユニット６０は、図示しない他の電子制御ユニットと通信をしており、モータ２２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊を通信ポートを介して受信している。電子制御ユニット６０は、こうして受信したトルク指令Ｔｍ＊に相当するトルクをモータ２２から出力するために必要な正極母線４４と負極母線４５との間の電圧を設定すると共に設定した電圧となるよう電圧センサ４７からの電圧Ｖを用いて昇圧コンバータ４０のスイッチング素子Ｔ７，Ｔ８をスイッチング制御し、トルク指令Ｔｍ＊に相当するトルクをモータ２２から出力するよう回転位置センサ２８からの回転子の回転位置と電流センサ３２，３３からの相電流Ｉｕ，Ｉｖとを用いてインバータ回路３０のスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ６をスイッチング制御する。電子制御ユニット６０では、回転位置検出センサ２８からの回転子２４の回転位置θｍや電流センサ３２，３３からの相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて回転子２４の永久磁石２５の磁束方向に対する回転磁界の磁束方向の角度である進角量θｒも演算している。   The electronic control unit 60 is configured as a microprocessor centered on the CPU 62. In addition to the CPU 62, a ROM 64 for storing processing programs, a RAM 66 for temporarily storing data, an input / output port and a communication port (not shown) Is provided. The electronic control unit 60 includes the rotational position θm of the rotor 24 of the motor 22 from the rotational position detection sensor 28 that detects the rotational position of the rotor 24 of the motor 22 and the U phase and V phase of the three-phase coil UVW of the motor 22. The phase currents Iu and Iv from the current sensors 32 and 33 for detecting the phase current flowing through the voltage, the voltage V from the voltage sensor 47 attached to the positive electrode bus 44 and the negative electrode bus 45, and the like are input via the input port. From the electronic control unit 60, switching control signals to the switching elements T1 to T6 of the inverter circuit 30, switching control signals to the switching elements T7 and T8 of the boost converter 40, and the like are output via the output port. The electronic control unit 60 communicates with another electronic control unit (not shown) and receives a torque command Tm * as a torque to be output from the motor 22 via the communication port. The electronic control unit 60 sets the voltage between the positive electrode bus 44 and the negative electrode bus 45 necessary for outputting the torque corresponding to the torque command Tm * received in this way from the motor 22 and sets the voltage so as to be the set voltage. Using the voltage V from the sensor 47, the switching elements T7 and T8 of the boost converter 40 are subjected to switching control, and the rotational position of the rotor from the rotational position sensor 28 is output so that torque corresponding to the torque command Tm * is output from the motor 22. Switching control of the switching elements T1 to T6 of the inverter circuit 30 is performed using the phase currents Iu and Iv from the current sensors 32 and 33. In the electronic control unit 60, the rotational magnetic field of the permanent magnet 25 of the rotor 24 with respect to the magnetic flux direction is determined based on the rotational position θm of the rotor 24 from the rotational position detection sensor 28 and the phase currents Iu and Iv from the current sensors 32 and 33. An advance amount θr, which is an angle in the direction of the magnetic flux, is also calculated.

ここで、駆動システム２０のうち電動機の回転子の温度推定装置のハード構成としては、回転位置検出センサ２８，電流検出センサ３２，３３，電圧センサ４７，電子制御ユニット６０が該当する。   Here, as the hardware configuration of the temperature estimation device for the rotor of the motor in the drive system 20, the rotational position detection sensor 28, the current detection sensors 32 and 33, the voltage sensor 47, and the electronic control unit 60 correspond.

次に、こうして構成された電動機の回転子の温度推定装置の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット６０で実行される回転子温度推定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。   Next, the operation of the temperature estimating device for the rotor of the electric motor thus configured will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a rotor temperature estimation processing routine executed by the electronic control unit 60. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every several msec).

回転子温度推定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、モータ２２の回転子２４の永久磁石２５の磁束方向に対する固定子２６の三相コイルＵＶＷに三相交流電流を印加することにより形成される回転磁界の磁束方向の角度としての進角量θｒや電圧センサ４７により検出されるインバータ回路３０に供給される電圧Ｖ，モータ２２の駆動指令としてのトルク指令Ｔｍ＊など回転子２４の温度を推定するのに必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、進角量θｒは、回転位置検出センサ２８からの回転子２４の回転位置θｍや電流センサ３２，３３からの相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて演算されてＲＡＭ６６の所定領域に記憶されているものを入力するものとした。また、トルク指令Ｔｍ＊は、図示しない他の電子制御ユニットから送信されたものを通信ポートを介して入力するものとした。   When the rotor temperature estimation processing routine is executed, the CPU 62 of the electronic control unit 60 first applies a three-phase alternating current to the three-phase coil UVW of the stator 26 with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet 25 of the rotor 24 of the motor 22. Advancing amount θr as an angle in the magnetic flux direction of a rotating magnetic field formed by application, voltage V supplied to inverter circuit 30 detected by voltage sensor 47, torque command Tm * as a drive command for motor 22, etc. A process of inputting data necessary for estimating the temperature of the rotor 24 is executed (step S100). Here, the advance amount θr is calculated based on the rotational position θm of the rotor 24 from the rotational position detection sensor 28 and the phase currents Iu and Iv from the current sensors 32 and 33 and stored in a predetermined area of the RAM 66. It was supposed to input what is. Further, the torque command Tm * is input from another electronic control unit (not shown) via the communication port.

こうしてデータを入力すると、電圧Ｖに基づいて進角量θｒを補正するための補正係数ｋを設定すると共に（ステップＳ１１０）、設定した補正係数ｋを進角量θｒに乗じて補正後進角量θｔを計算する（ステップＳ１２０）。ここで、補正係数ｋは、モータ２２の出力トルクに対して進角量θｒも電圧Ｖも比例的な関係にあることから、電圧Ｖと進角量θｒの関係は、電圧Ｖが大きいほど進角量θｒが小さくなることに基づいて設定されている。この関係は、電圧Ｖが大きくなるほど小さくなるよう補正係数ｋを設定する関係となる。実施例では、補正係数ｋは、電圧Ｖと補正係数ｋとの関係を予め設定して補正係数設定用マップとしてＲＯＭ６４に記憶しておき、電圧Ｖが与えられるとマップから対応する補正係数ｋを導入することにより設定するものとした。補正係数設定用マップの一例を図３に示す。   When the data is input in this way, a correction coefficient k for correcting the advance angle θr is set based on the voltage V (step S110), and the corrected advance angle θt is multiplied by the set correction coefficient k and the advance angle θr. Is calculated (step S120). Here, since the correction coefficient k is proportional to the advance angle θr and the voltage V with respect to the output torque of the motor 22, the relationship between the voltage V and the advance angle θr increases as the voltage V increases. It is set based on the decrease in the angular amount θr. This relationship is a relationship in which the correction coefficient k is set so as to decrease as the voltage V increases. In the embodiment, for the correction coefficient k, the relationship between the voltage V and the correction coefficient k is set in advance and stored in the ROM 64 as a correction coefficient setting map, and when the voltage V is given, the corresponding correction coefficient k is calculated from the map. It was set by introduction. An example of the correction coefficient setting map is shown in FIG.

続いて、計算した補正後進角量θｔとトルク指令Ｔｍ＊とに基づいて回転子推定温度Ｔｒを設定し（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。回転子推定温度Ｔｒは、モータ２２から同一のトルクを出力しているときには補正後進角量θｔが大きいほど高くなることや、同一の補正後進角量θｔのときにはモータ２２の出力トルクが大きいほど低くなることに基づいて設定されている。補正後進角量θｔと回転子推定温度Ｔｒとの関係の一例を図４に示し、トルク指令Ｔｍ＊と回転子推定温度Ｔｒとの関係の一例を図５に示す。実施例では、回転子推定温度Ｔｒは、補正後進角量θｔとトルク指令Ｔｍ＊と回転子推定温度Ｔｒとの関係を予め実験などにより求めて回転子推定温度設定用マップとしてＲＯＭ６４に記憶しておき、補正後進角量θｔとトルク指令Ｔｍ＊とが与えられるとマップから対応する回転子推定温度Ｔｒを導出することにより設定するものとした。こうして推定された回転子推定温度Ｔｒは、モータ２２の制御に用いられる。   Subsequently, the estimated rotor temperature Tr is set based on the calculated corrected advance amount θt and the torque command Tm * (step S130), and this routine ends. The estimated rotor temperature Tr increases as the corrected backward angle amount θt increases when the same torque is output from the motor 22, and decreases as the output torque of the motor 22 increases as the corrected backward angle amount θt. It is set based on becoming. An example of the relationship between the corrected backward advance amount θt and the estimated rotor temperature Tr is shown in FIG. 4, and an example of the relationship between the torque command Tm * and the estimated rotor temperature Tr is shown in FIG. In the embodiment, the estimated rotor temperature Tr is stored in the ROM 64 as a rotor estimated temperature setting map by previously obtaining the relationship between the corrected reverse advance amount θt, the torque command Tm *, and the estimated rotor temperature Tr by experiments or the like. When the corrected reverse advance amount θt and the torque command Tm * are given, the corresponding estimated rotor temperature Tr is derived from the map. The estimated rotor temperature Tr thus estimated is used for controlling the motor 22.

以上説明した実施例の電動機の回転子の温度推定装置によれば、電圧Ｖが大きいほど進角量θｒが小さくなることに基づいて電圧Ｖによって設定された補正係数ｋを進角量θｒに乗じて補正後進角量θｔを設定し、モータ２２から同一のトルクを出力しているときには補正後進角量θｔが大きいほど回転子２４の温度が高くなることや、同一の補正後進角量θｔのときにはモータ２２の出力トルクが大きいほど回転子２４の温度が低くなることに基づいて補正後進角量θｔとトルク指令Ｔｍ＊とによって回転子推定温度Ｔｒを推定するから、モータ２２の回転子２４の温度Ｔｒをより適正に推定することができる。これにより、モータ２２をより適正に制御することができる。   According to the temperature estimation device for the motor rotor of the embodiment described above, the advance amount θr is multiplied by the correction coefficient k set by the voltage V based on the fact that the advance amount θr decreases as the voltage V increases. The corrected backward advance amount θt is set, and when the same torque is output from the motor 22, the temperature of the rotor 24 increases as the corrected backward advance amount θt increases, or when the corrected backward advance amount θt is the same. Based on the fact that the temperature of the rotor 24 decreases as the output torque of the motor 22 increases, the estimated rotor temperature Tr is estimated from the corrected reverse advance amount θt and the torque command Tm *. Tr can be estimated more appropriately. Thereby, the motor 22 can be controlled more appropriately.

実施例の電動機の回転子の温度推定装置では、バッテリ５０からの直流電力を昇圧コンバータ４０により昇圧してインバータ回路３０に供給する構成としたため、インバータ回路３０に供給される直流電力の電圧Ｖを用いて回転子推定温度Ｔｒを推定したが、安定した電圧の直流電力をインバータ回路３０に供給する場合には、電圧Ｖの変化が生じないため、電圧Ｖを用いることなく回転子推定温度Ｔｒを設定するものとしてもよい。即ち、図２の回転子温度推定処理ルーチンのステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理をなくすと共にステップＳ１３０で補正後進角量θｔに代えて進角量θｒを用いて回転子推定温度Ｔｒを設定するものとすればよい。   In the electric motor rotor temperature estimating apparatus according to the embodiment, the DC power from the battery 50 is boosted by the boost converter 40 and supplied to the inverter circuit 30. Therefore, the voltage V of the DC power supplied to the inverter circuit 30 is set. The estimated rotor temperature Tr is used, but when DC power having a stable voltage is supplied to the inverter circuit 30, the voltage V does not change. Therefore, the estimated rotor temperature Tr is used without using the voltage V. It may be set. That is, the processing of steps S110 and S120 of the rotor temperature estimation processing routine of FIG. 2 is eliminated, and the estimated rotor angle Tr is set using the advance amount θr instead of the corrected backward angle amount θt in step S130. That's fine.

実施例の電動機の回転子の温度推定装置では、回転位置検出センサ２８からの回転子２４の回転位置θｍや電流センサ３２，３３からの相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて進角量θｒを演算するものとしたが、他の手法により進角量θｒを検出したり演算するものとしても構わない。   In the temperature estimation device for the rotor of the motor of the embodiment, the advance amount θr is calculated based on the rotational position θm of the rotor 24 from the rotational position detection sensor 28 and the phase currents Iu and Iv from the current sensors 32 and 33. However, the advance amount θr may be detected or calculated by other methods.

実施例では、電動機の回転子の温度推定装置の形態としたが、電動機の回転子の温度推定方法の形態としても良いのは勿論である。   In the embodiment, the temperature estimation device for the rotor of the electric motor is used. However, the temperature estimation method for the rotor of the electric motor may of course be used.

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「電動機」に相当し、電圧センサ４７が「電圧検出手段」に相当し、回転位置検出センサ２８と電流センサ３２，３３と回転位置検出センサ２８からの回転子２４の回転位置θｍや電流センサ３２，３３からの相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて進角量θｒを演算する電子制御ユニット６０とが進角量検出手段に相当し、電圧Ｖが高いほど小さくなるよう補正係数ｋを設定すると共に設定した補正係数ｋと進角量θｒとを乗じて補正後進角量θｔを設定する図２の回転子温度推定処理ルーチンのステップＳ１１０，Ｓ１２０の処理を実行する電子制御ユニット６０が「進角量補正手段」に相当し、補正後進角量θｔが大きいほど高くなるようにトルク指令Ｔｍ＊が大きいほど低くなるよう回転子推定温度Ｔｒを設定する図２の回転子温度推定処理ルーチンのステップＳ１３０の処理を実行する電子制御ユニット６０が「温度推定手段」に相当する。ここで、「電動機」としては、ＰＭ型の同期発電電動機として構成されたモータ２２に限定されるものではなく、ＰＭ型の同期電動発電機として構成された発電機とするなど、永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機であれば如何なるタイプの電動機としても構わない。
「電圧検出手段」としては、インバータ回路３０に供給される電圧Ｖを検出する電圧センサ４７に限定されるものではなく、モータ２２の三相コイルＵＶＷに印加される交流電流の電圧を検出するものなど、固定子に印加される三相交流電流における電圧を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「進角量検出手段」としては、回転位置検出センサ２８からの回転子２４の回転位置θｍや電流センサ３２，３３からの相電流Ｉｕ，Ｉｖに基づいて進角量θｒを演算するものに限定されるものではなく、永久磁石の磁束方向に対する回転磁界の磁束方向の進角量を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the motor 22 corresponds to “electric motor”, the voltage sensor 47 corresponds to “voltage detection means”, the rotational position detection sensor 28, the current sensors 32 and 33, and the rotor 24 from the rotational position detection sensor 28. The electronic control unit 60 that calculates the advance amount θr based on the rotational position θm and the phase currents Iu and Iv from the current sensors 32 and 33 corresponds to the advance amount detecting means, and is corrected so that it becomes smaller as the voltage V is higher. An electronic control unit that executes steps S110 and S120 of the rotor temperature estimation processing routine of FIG. 2 that sets the coefficient k and multiplies the set correction coefficient k and the advance amount θr to set the corrected advance amount θt. 60 corresponds to the “advance angle correction means”, and the estimated rotor temperature Tr is set so that the torque command Tm * increases as the corrected reverse advance angle θt increases and decreases as the torque command Tm * increases. The electronic control unit 60 that executes the process of step S130 of the rotor temperature estimation process routine corresponds to “temperature estimation means”. Here, the “motor” is not limited to the motor 22 configured as a PM type synchronous generator motor, but a permanent magnet is attached, such as a generator configured as a PM type synchronous motor generator. Any type of electric motor may be used as long as the electric motor includes a rotor formed and a stator that forms a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current.
The “voltage detection means” is not limited to the voltage sensor 47 that detects the voltage V supplied to the inverter circuit 30, but detects the voltage of the alternating current applied to the three-phase coil UVW of the motor 22. As long as the voltage in the three-phase alternating current applied to the stator is detected, any method may be used. The “advance amount detection means” is limited to one that calculates the advance amount θr based on the rotational position θm of the rotor 24 from the rotational position detection sensor 28 and the phase currents Iu and Iv from the current sensors 32 and 33. However, any method may be used as long as it detects the advance amount of the rotating magnetic field in the magnetic flux direction with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet. The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.

本発明は、電動機を含む駆動装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of drive devices including electric motors.

本発明の一実施例としての電動機の回転子の温度推定装置を含む駆動システム２０の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the drive system 20 containing the temperature estimation apparatus of the rotor of the electric motor as one Example of this invention. 実施例の電子制御ユニット６０で実行される回転子温度推定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the rotor temperature estimation process routine performed with the electronic control unit 60 of an Example. 補正係数設定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for a correction coefficient setting. 補正後進角量θｔと回転子推定温度Ｔｒとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the correction | amendment advance angle | corner amount (theta) t and rotor estimated temperature Tr. トルク指令Ｔｍ＊と回転子推定温度Ｔｒとの関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between torque instruction Tm * and rotor estimated temperature Tr.

符号の説明Explanation of symbols

２０ 駆動システム、２２ モータ、２４ 回転子、２５ 永久磁石、２６ 固定子、２８ 回転位置検出センサ、３０ インバータ回路、３２，３３ 電流センサ、４０ 昇圧コンバータ、４２ コイル、４４ 正極母線、４５ 負極母線、４６ 平滑コンデンサ、４７ 電圧センサ、５０ バッテリ、６０ 電子制御ユニット、６２ ＣＰＵ、６４ ＲＯＭ、６６ ＲＡＭ、Ｔ１〜Ｔ８ スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、ＵＶＷ 三相コイル。   20 drive system, 22 motor, 24 rotor, 25 permanent magnet, 26 stator, 28 rotational position detection sensor, 30 inverter circuit, 32, 33 current sensor, 40 boost converter, 42 coil, 44 positive bus, 45 negative bus, 46 smoothing capacitor, 47 voltage sensor, 50 battery, 60 electronic control unit, 62 CPU, 64 ROM, 66 RAM, T1-T8 switching element, D1-D8 diode, UVW three-phase coil.

Claims (5)

永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機の前記回転子の温度を推定する電動機の回転子の温度推定装置であって、
前記固定子に印加される三相交流電流における電圧を検出する電圧検出手段と、
前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量を検出する進角量検出手段と、
前記検出された電圧が高いほど小さくなる補正係数を用いて前記検出された進角量を補正する進角量補正手段と、
前記補正された進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する温度推定手段と、
を備える電動機の回転子の温度推定装置。 A temperature estimation device for a rotor of an electric motor for estimating a temperature of the rotor of an electric motor comprising a rotor with a permanent magnet attached and a stator that forms a rotating magnetic field by application of a three-phase alternating current,
Voltage detecting means for detecting a voltage in a three-phase alternating current applied to the stator;
An advance amount detecting means for detecting an advance amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet;
An advance amount correction means for correcting the detected advance amount using a correction coefficient that decreases as the detected voltage increases;
Temperature estimating means for estimating the temperature of the rotor so as to increase as the corrected advance amount increases and to decrease as the torque command of the motor increases.
An apparatus for estimating the temperature of a rotor of an electric motor. 前記電圧検出手段は、前記電動機に三相交流電流を印加するインバータ回路に供給される直流電力の電圧を検出する手段である請求項１記載の電動機の回転子の温度推定装置。   2. The temperature estimation device for a rotor of an electric motor according to claim 1, wherein the voltage detection means is means for detecting a voltage of DC power supplied to an inverter circuit that applies a three-phase AC current to the electric motor. 永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機に所定の電圧の三相交流電流が印加されたときの前記回転子の温度を推定する電動機の回転子の温度推定装置であって、
前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量を検出する進角量検出手段と、
前記検出された進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する温度推定手段と、
を備える電動機の回転子の温度推定装置。 Estimating the temperature of the rotor when a three-phase alternating current of a predetermined voltage is applied to an electric motor including a rotor with a permanent magnet attached and a stator that forms a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current A temperature estimation device for a rotor of an electric motor,
An advance amount detecting means for detecting an advance amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet;
Temperature estimating means for estimating the temperature of the rotor in a tendency to increase as the detected advance angle amount increases and to decrease as the torque command of the motor increases.
An apparatus for estimating the temperature of a rotor of an electric motor. 永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機の前記回転子の温度を推定する電動機の回転子の温度推定方法であって、
前記固定子に印加される三相交流電流における電圧が高いほど小さくなる補正係数を用いて前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量を補正すると共に該補正した進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する、
ことを特徴とする電動機の回転子の温度推定方法。 A method for estimating a temperature of a rotor of an electric motor that estimates a temperature of the rotor of an electric motor including a rotor to which a permanent magnet is attached and a stator that forms a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current,
Advancing amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet is corrected using a correction coefficient that decreases as the voltage in the three-phase alternating current applied to the stator increases. The temperature of the rotor is estimated to be higher as the torque is larger and lower as the torque command of the motor is larger.
A method for estimating the temperature of a rotor of an electric motor. 永久磁石が取り付けられた回転子と三相交流電流の印加により回転磁界を形成する固定子とを備える電動機に所定の電圧の三相交流電流が印加されたときの前記回転子の温度を推定する電動機の回転子の温度推定方法であって、
前記永久磁石の磁束方向に対する前記回転磁界の磁束方向の進角量が大きいほど高くなる傾向に且つ前記電動機のトルク指令が大きいほど低くなる傾向に前記回転子の温度を推定する、
ことを特徴とする電動機の回転子の温度推定方法。 Estimating the temperature of the rotor when a three-phase alternating current of a predetermined voltage is applied to an electric motor including a rotor with a permanent magnet attached and a stator that forms a rotating magnetic field by applying a three-phase alternating current A method for estimating the temperature of a rotor of an electric motor,
Estimating the temperature of the rotor in a tendency to increase as the advance amount in the magnetic flux direction of the rotating magnetic field with respect to the magnetic flux direction of the permanent magnet increases and to decrease as the torque command of the motor increases.
A method for estimating the temperature of a rotor of an electric motor.
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