JP2015073404A - Temperature estimation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータコイルの温度を推定する温度推定装置に関する。 The present invention relates to a temperature estimation device that estimates the temperature of a motor coil.
従来、モータには、永久磁石を界磁として用いる永久磁石界磁型のものが広く知られている。ここで、モータはその作動時において、銅損や鉄損等の影響により発熱するため、モータが過熱することを抑制すべく、モータの温度を検出して過熱保護制御等を実行するモータ制御装置が知られている。例えば特許文献１には、モータ電圧方程式からモータコイルの抵抗値を推定し、この推定された抵抗値に基づいてモータコイルの温度を推定する温度推定装置を備えたモータ制御装置が開示されている。この温度推定装置では、例えばサーミスタ等の温度センサが不要であるため、モータ制御装置を簡素化してコストを低減できる等の利点がある。 Conventionally, a permanent magnet field type motor using a permanent magnet as a field is widely known as a motor. Here, since the motor generates heat due to the influence of copper loss, iron loss, etc. during its operation, the motor control device that detects the temperature of the motor and executes overheat protection control, etc., in order to suppress the motor from overheating. It has been known. For example, Patent Document 1 discloses a motor control device including a temperature estimation device that estimates a resistance value of a motor coil from a motor voltage equation and estimates the temperature of the motor coil based on the estimated resistance value. . Since this temperature estimation device does not require a temperature sensor such as a thermistor, there is an advantage that the motor control device can be simplified and the cost can be reduced.
ところで、モータ電圧方程式には、誘起電圧（逆起電圧）に関する項が含まれ、この誘起電圧は、誘起電圧定数にロータの回転速度を乗算することにより得られる。ここで、誘起電圧定数は、モータコイルの鎖交磁束量に応じて決まる値であり、鎖交磁束量は、永久磁石で作られる磁束量に応じて決まる値である。そして、永久磁石で作られる磁束量は、該永久磁石の温度に応じて変化するため、誘起電圧定数は、永久磁石の温度に応じて変化する。したがって、上記従来の構成では、推定したモータコイルの抵抗値が、該モータコイルの温度変化による影響のみならず、永久磁石の温度変化による影響を受けている虞があり、モータコイルの温度の推定精度が低くなるという問題があった。 By the way, the motor voltage equation includes a term relating to an induced voltage (back electromotive voltage), and this induced voltage is obtained by multiplying the induced voltage constant by the rotational speed of the rotor. Here, the induced voltage constant is a value determined according to the amount of flux linkage of the motor coil, and the amount of flux linkage is a value determined according to the amount of flux generated by the permanent magnet. Since the amount of magnetic flux generated by the permanent magnet changes according to the temperature of the permanent magnet, the induced voltage constant changes according to the temperature of the permanent magnet. Therefore, in the above conventional configuration, the estimated resistance value of the motor coil may be influenced not only by the temperature change of the motor coil but also by the temperature change of the permanent magnet. There was a problem that accuracy became low.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータコイルの温度の推定精度を向上させることのできる温度推定装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a temperature estimation device capable of improving the estimation accuracy of the temperature of the motor coil.
上記課題を解決する温度推定装置は、永久磁石界磁型のモータの作動を制御するモータ制御装置に用いられ、ｄｑ座標系のモータ電圧方程式を用いてモータコイルの抵抗値を推定し、該抵抗値に基づいて前記モータコイルの温度を推定するものであって、ｄ軸電流値がゼロである場合には、ｑ軸電圧方程式を抵抗値について整理した次式、 A temperature estimation device that solves the above problem is used in a motor control device that controls the operation of a permanent magnet field type motor, and estimates a resistance value of a motor coil using a motor voltage equation of a dq coordinate system. The temperature of the motor coil is estimated based on the value, and when the d-axis current value is zero, the q-axis voltage equation is arranged with respect to the resistance value,
ｄｑ座標系においては、ｄ軸電圧値についてのｄ軸電圧方程式と、ｑ軸電圧値についてのｑ軸電圧方程式との２つの方程式が成り立つ。ここで、ｑ軸電圧方程式には、誘起電圧に関する項が含まれるが、ｄ軸電圧方程式には、誘起電圧に関する項が含まれない。そのため、ｄ軸電圧方程式を用いて抵抗値を推定することで、該抵抗値が永久磁石の温度変化の影響を受けることを抑制できる。しかし、ｄ軸電圧方程式を抵抗値について整理した式では、右辺の分母がｄ軸電流値となるため、該ｄ軸電流値がゼロの場合には、抵抗値が無限大に発散し、温度を推定できなくなる。 In the dq coordinate system, two equations are established: a d-axis voltage equation for the d-axis voltage value and a q-axis voltage equation for the q-axis voltage value. Here, the q-axis voltage equation includes a term related to the induced voltage, but the d-axis voltage equation does not include a term related to the induced voltage. Therefore, by estimating the resistance value using the d-axis voltage equation, it is possible to suppress the resistance value from being affected by the temperature change of the permanent magnet. However, in the equation in which the d-axis voltage equation is arranged with respect to the resistance value, the denominator on the right side is the d-axis current value. Therefore, when the d-axis current value is zero, the resistance value diverges infinitely, and the temperature is It becomes impossible to estimate.
この点、上記構成によれば、ｄ軸電流値がゼロである場合には、ｑ軸電圧方程式に基づいて抵抗値を推定するため、ｄ軸電圧方程式に基づくと適切な温度を推定できない場合でも、モータコイルの温度を推定できる。そして、ｄ軸電流値がゼロでない場合には、誘起電圧に関する項を含まないｄ軸電圧方程式に基づいて抵抗値を演算するため、該抵抗値を精度良く推定でき、モータコイルの温度の推定精度を向上させることができる。 In this regard, according to the above configuration, when the d-axis current value is zero, the resistance value is estimated based on the q-axis voltage equation. Therefore, even if the appropriate temperature cannot be estimated based on the d-axis voltage equation. The temperature of the motor coil can be estimated. When the d-axis current value is not zero, the resistance value is calculated based on the d-axis voltage equation that does not include a term relating to the induced voltage, so that the resistance value can be estimated with high accuracy, and the estimated accuracy of the temperature of the motor coil Can be improved.
上記温度推定装置において、前記ｄ軸電流値がゼロでなく、かつｄ軸電流指令値がゼロでない場合には、前記ｄ軸電圧方程式を抵抗値について整理した式を用いて前記モータコイルの抵抗値を推定することが好ましい。 In the temperature estimation device, when the d-axis current value is not zero and the d-axis current command value is not zero, the resistance value of the motor coil is calculated using an equation in which the d-axis voltage equation is arranged with respect to the resistance value. Is preferably estimated.
ｄ軸電流指令値がゼロでない場合には、ｄ軸電流値がゼロ近傍の微小な値でなく、ある程度の大きさを有することが多い。したがって、上記構成のようにｄ軸電流値がゼロでなく、かつｄ軸電流指令値がゼロでない場合に、ｄ軸電圧方程式に基づいてモータコイルの抵抗値を推定することで、該抵抗値が実際的な値から乖離することを抑制できる。 When the d-axis current command value is not zero, the d-axis current value is often not a minute value near zero but has a certain size. Therefore, when the d-axis current value is not zero and the d-axis current command value is not zero as in the above configuration, the resistance value is calculated by estimating the resistance value of the motor coil based on the d-axis voltage equation. Deviation from actual values can be suppressed.
上記温度推定装置において、前記ｄ軸電流値の絶対値がｑ軸電流値の絶対値よりも大きい場合には、前記ｄ軸電圧方程式を抵抗値について整理した式を用いて前記モータコイルの抵抗値を推定することが好ましい。 In the above temperature estimation device, when the absolute value of the d-axis current value is larger than the absolute value of the q-axis current value, the resistance value of the motor coil is calculated using an equation in which the d-axis voltage equation is arranged with respect to the resistance value. Is preferably estimated.
ｄ軸電流値の絶対値がｑ軸電流値の絶対値よりも大きい場合には、ｄ軸電流値がゼロ近傍の値でなく、ある程度の大きさを有することが多い。したがって、上記構成のようにｄ軸電流値がｑ軸電流値よりも大きい場合に、ｄ軸電圧方程式に基づいてモータコイルの抵抗値を演算することで、該抵抗値が実際的な値から乖離することを抑制できる。 When the absolute value of the d-axis current value is larger than the absolute value of the q-axis current value, the d-axis current value is not a value near zero but often has a certain size. Therefore, when the d-axis current value is larger than the q-axis current value as in the above configuration, the resistance value deviates from the actual value by calculating the resistance value of the motor coil based on the d-axis voltage equation. Can be suppressed.
上記温度推定装置において、前記ｄ軸電流値が大きいほど、前記ｄ軸インダクタンスを小さくすることが好ましい。
ｄ軸インダクタンスは、磁気飽和の影響によりｄ軸電流値が大きいほど、小さくなる。この点、上記構成によれば、ｄ軸電流値に応じてｄ軸インダクタンスを変更するため、抵抗値がｄ軸インダクタンスの変化による影響を受け難くなる。これにより、抵抗値をより精度良く推定でき、モータコイルの温度の推定精度をより向上させることができる。
In the temperature estimation device, it is preferable that the d-axis inductance is decreased as the d-axis current value is increased.
The d-axis inductance decreases as the d-axis current value increases due to the influence of magnetic saturation. In this regard, according to the above configuration, since the d-axis inductance is changed according to the d-axis current value, the resistance value is hardly affected by the change in the d-axis inductance. Thereby, the resistance value can be estimated with higher accuracy, and the estimation accuracy of the temperature of the motor coil can be further improved.
上記温度推定装置において、前記ｑ軸電流値が大きいほど、前記ｑ軸インダクタンスを小さくすることが好ましい。
ｑ軸インダクタンスは、磁気飽和の影響によりｑ軸電流値が大きいほど、小さくなる。この点、上記構成によれば、ｑ軸電流値に応じてｑ軸インダクタンスを変更するため、抵抗値がｑ軸インダクタンスの変化による影響を受け難くなる。これにより、抵抗値をより精度良く推定でき、モータコイルの温度の推定精度をより向上させることができる。
In the temperature estimation device, it is preferable that the q-axis inductance is decreased as the q-axis current value is increased.
The q-axis inductance decreases as the q-axis current value increases due to the influence of magnetic saturation. In this regard, according to the above configuration, since the q-axis inductance is changed according to the q-axis current value, the resistance value is hardly affected by the change in the q-axis inductance. Thereby, the resistance value can be estimated with higher accuracy, and the estimation accuracy of the temperature of the motor coil can be further improved.
本発明によれば、モータコイルの温度の推定精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the estimation accuracy of the temperature of the motor coil.
以下、温度推定装置を備えたモータ制御装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すモータ制御装置１は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両走行用の駆動源として用いられるモータ２の作動を制御するものである。なお、本実施形態のモータ２は、界磁となる永久磁石３がロータコア４に埋め込まれる態様で固定されたロータ５と、三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）のモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗを有するステータ７と備えている。つまり、モータ２は、永久磁石界磁型のブラシレスモータとして構成されている。
Hereinafter, an embodiment of a motor control device including a temperature estimation device will be described with reference to the drawings.
A motor control device 1 shown in FIG. 1 controls the operation of a motor 2 used as a driving source for driving a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. The motor 2 of this embodiment includes a rotor 5 fixed in a manner in which a permanent magnet 3 serving as a field is embedded in a rotor core 4 and three-phase (U, V, W) motor coils 6u, 6v, 6w. And a stator 7 having the same. That is, the motor 2 is configured as a permanent magnet field type brushless motor.
同図に示すように、モータ制御装置１は、モータ制御信号を出力するマイコン１１と、マイコン１１から出力されるモータ制御信号に基づいてモータ２に三相の駆動電力を供給するインバータ（パワーモジュール）１２とを備えている。なお、本実施形態のインバータ１２には、直列に接続された一対のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ等）を基本単位（アーム）とし、これらアームを各相のモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗに対応させて並列に接続してなる周知のＰＷＭインバータが採用されている。また、マイコン１１の出力するモータ制御信号は、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号となっている。そして、モータ制御信号に応答して各スイッチング素子がオンオフし、各相のモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗへの通電パターンが切り替わることにより、駆動電源１３の電源電圧に応じた三相の駆動電力がモータ２へと出力される。 As shown in the figure, the motor control device 1 includes a microcomputer 11 that outputs a motor control signal, and an inverter (power module) that supplies three-phase drive power to the motor 2 based on the motor control signal output from the microcomputer 11. ) 12. In the inverter 12 of this embodiment, a pair of switching elements (for example, IGBTs) connected in series is a basic unit (arm), and these arms correspond to the motor coils 6u, 6v, 6w of each phase. A known PWM inverter connected in parallel is employed. The motor control signal output from the microcomputer 11 is a gate on / off signal that defines the on / off state of each switching element. Then, each switching element is turned on / off in response to the motor control signal, and the energization pattern to each phase of the motor coils 6u, 6v, 6w is switched, so that the three-phase driving power according to the power supply voltage of the driving power supply 13 is obtained. Output to the motor 2.
マイコン１１には、車両のアクセルペダル（図示略）の踏み込み量を示すアクセル開度や車速等の車両信号Ｓ_carが入力される。また、マイコン１１には、電流センサ１５ｕ，１５ｖ，１５ｗにより検出されるモータ２の各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw、及び回転角センサ１６により検出されるロータ５の回転角θが入力される。そして、マイコン１１は、入力される各状態量に基づいてモータ制御信号を出力し、モータ２の作動を制御する。 The microcomputer 11 receives a vehicle signal S_car such as an accelerator opening degree and a vehicle speed indicating the depression amount of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle. Further, the microcomputer 11 receives the current values Iu, Iv, Iw of the motor 2 detected by the current sensors 15u, 15v, 15w and the rotation angle θ of the rotor 5 detected by the rotation angle sensor 16. . Then, the microcomputer 11 outputs a motor control signal based on each state quantity input, and controls the operation of the motor 2.
詳しくは、図２に示すように、マイコン１１は、モータ２に対する電力供給の目標値である電流指令値を演算する電流指令値演算部２１と、電流指令値に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部２２とを備えている。電流指令値演算部２１には、車両信号Ｓ_car及び回転角θを微分して得られるロータ５の回転速度ωが入力される。そして、電流指令値演算部２１は、電流指令値として、車両信号Ｓ_car及び回転速度ωに基づいて回転角θに従う二相回転座標系（ｄｑ座標系）におけるｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。 Specifically, as shown in FIG. 2, the microcomputer 11 outputs a motor command signal based on the current command value calculation unit 21 that calculates a current command value that is a target value of power supply to the motor 2 and the current command value. And a motor control signal output unit 22. The rotational speed ω of the rotor 5 obtained by differentiating the vehicle signal S_car and the rotational angle θ is input to the current command value calculation unit 21. Then, the current command value calculation unit 21 uses the d-axis current command value Id * and q-axis in the two-phase rotation coordinate system (dq coordinate system) according to the rotation angle θ based on the vehicle signal S_car and the rotation speed ω as the current command value. The current command value Iq * is calculated.
モータ制御信号出力部２２には、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*とともに、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θが入力される。そして、モータ制御信号出力部２２は、これら各状態量に基づいてｄｑ座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記インバータ１２に出力するモータ制御信号を演算する。 In addition to the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq *, the motor control signal output unit 22 receives the phase current values Iu, Iv, Iw and the rotation angle θ. The motor control signal output unit 22 calculates a motor control signal to be output to the inverter 12 by executing current feedback control in the dq coordinate system based on each of these state quantities.
具体的には、モータ制御信号出力部２２に入力された各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは、ｄｑ変換部２３に入力される。ｄｑ変換部２３は、回転角θに基づいて各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwをｄｑ座標上に写像することにより、ｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを演算する。続いて、ｄ軸電流値Ｉdは、ｄ軸電流指令値Ｉd*とともに減算器２４ｄに入力され、ｑ軸電流値Ｉqは、ｑ軸電流指令値Ｉq*とともに減算器２４ｑに入力される。そして、各減算器２４ｄ，２４ｑは、ｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqを演算する。 Specifically, each phase current value Iu, Iv, Iw input to the motor control signal output unit 22 is input to the dq conversion unit 23. The dq converter 23 calculates the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq by mapping each phase current value Iu, Iv, Iw on the dq coordinate based on the rotation angle θ. Subsequently, the d-axis current value Id is input to the subtractor 24d together with the d-axis current command value Id *, and the q-axis current value Iq is input to the subtractor 24q together with the q-axis current command value Iq *. Each subtractor 24d, 24q calculates a d-axis current deviation ΔId and a q-axis current deviation ΔIq.
これらｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqは、それぞれ対応するＦ／Ｂ（フィードバック）制御部２５ｄ，２５ｑに入力される。そして、これら各Ｆ／Ｂ制御部２５ｄ，２５ｑは、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に実電流値であるｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqを追従させるべく、ｄ軸電流偏差ΔＩd及びｑ軸電流偏差ΔＩqにそれぞれ所定のゲインを乗算することにより、ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算する。 The d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq are input to the corresponding F / B (feedback) control units 25d and 25q, respectively. Each of the F / B control units 25d and 25q should follow the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * with the d-axis current value Id and the q-axis current value Iq that are actual current values. The d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * are calculated by multiplying the d-axis current deviation ΔId and the q-axis current deviation ΔIq by a predetermined gain, respectively.
これらｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は、回転角θとともにｄｑ逆変換部２６に入力される。ｄｑ逆変換部２６は、回転角θに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を三相の交流座標上に写像することにより三相の相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*を演算する。続いて、これら各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*は、ＰＷＭ変換部２７に入力される。ＰＷＭ変換部２７は、各相電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づくデューティ指令値を演算し、その各デューティ指令値に示されるオンデューティ比を有するモータ制御信号を上記インバータ１２に出力する。これにより、モータ制御信号に応じた駆動電力がモータ２に出力され、該駆動電力に応じたモータトルクが図示しない車輪に伝達される。 These d-axis voltage command value Vd * and q-axis voltage command value Vq * are input to the dq inverse conversion unit 26 together with the rotation angle θ. The dq inverse conversion unit 26 maps the three-phase phase voltage command value Vu *, the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * onto the three-phase AC coordinates based on the rotation angle θ. Vv * and Vw * are calculated. Subsequently, these phase voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are input to the PWM converter 27. The PWM converter 27 calculates a duty command value based on each phase voltage command value Vu *, Vv *, Vw *, and outputs a motor control signal having an on-duty ratio indicated by each duty command value to the inverter 12. To do. As a result, driving power corresponding to the motor control signal is output to the motor 2 and motor torque corresponding to the driving power is transmitted to a wheel (not shown).
また、マイコン１１は、モータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの温度Ｔを推定する温度推定部３１が設けられている。そして、マイコン１１は、温度推定部３１により推定された温度Ｔに基づいてモータ２に供給する駆動電力を減少させる過熱保護制御を実行する。 Further, the microcomputer 11 is provided with a temperature estimation unit 31 that estimates the temperature T of the motor coils 6u, 6v, 6w. Then, the microcomputer 11 executes overheat protection control for reducing the drive power supplied to the motor 2 based on the temperature T estimated by the temperature estimation unit 31.
なお、本実施形態では、温度推定部３１により推定された温度Ｔは、電流指令値演算部２１に入力され、該電流指令値演算部は、温度Ｔと予め設定された所定温度Ｔthとの大小比較を行う。そして、電流指令値演算部２１は、温度Ｔが所定温度Ｔthよりも大きい場合には、温度Ｔが所定温度Ｔth以下である場合に比べ、車両信号Ｓ_car及び回転速度ωに基づいて小さな絶対値を有するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算する。これにより、モータ２に供給される駆動電力が減少するようになっている。 In the present embodiment, the temperature T estimated by the temperature estimation unit 31 is input to the current command value calculation unit 21, and the current command value calculation unit calculates the magnitude of the temperature T and a predetermined temperature Tth set in advance. Make a comparison. Then, when the temperature T is higher than the predetermined temperature Tth, the current command value calculation unit 21 calculates a smaller absolute value based on the vehicle signal S_car and the rotational speed ω than when the temperature T is lower than the predetermined temperature Tth. The d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * are calculated. As a result, the driving power supplied to the motor 2 is reduced.
（温度推定）
次に、温度推定部によるモータコイルの温度推定について説明する。
温度推定部３１は、ｄｑ座標系のモータ電圧方程式を用いてモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの温度Ｔを推定（演算）する。詳しくは、上記ｄｑ変換部２３には、上記各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw及び回転角θに加え、電圧センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗ（図１参照）により検出された各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖwが入力される。そして、ｄｑ変換部２３は、各相電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwと同様に、各相電圧値Ｖu，Ｖv，Ｖwをｄｑ座標上に写像することにより、ｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqを演算する。これらｄ軸電圧値Ｖd及びｑ軸電圧値Ｖqは、ｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電流値Ｉq、回転速度ω及びｄ軸電流指令値Ｉd*とともに温度推定部３１に入力される。そして、温度推定部３１は、これら各状態量に基づいてモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの抵抗値Ｒを推定し、該抵抗値Ｒに基づいて温度Ｔを推定する。
(Temperature estimation)
Next, the temperature estimation of the motor coil by the temperature estimation unit will be described.
The temperature estimation unit 31 estimates (calculates) the temperature T of the motor coils 6u, 6v, 6w using a motor voltage equation in the dq coordinate system. Specifically, the dq converter 23 includes the phase current values Iu, Iv, Iw and the rotation angle θ in addition to the phase voltage values Vu, 32w detected by the voltage sensors 32u, 32v, 32w (see FIG. 1). Vv and Vw are input. Then, the dq converter 23 maps each phase voltage value Vu, Vv, Vw onto the dq coordinate in the same manner as each phase current value Iu, Iv, Iw, so that the d-axis voltage value Vd and the q-axis voltage value. Vq is calculated. The d-axis voltage value Vd and the q-axis voltage value Vq are input to the temperature estimation unit 31 together with the d-axis current value Id, the q-axis current value Iq, the rotation speed ω, and the d-axis current command value Id *. Then, the temperature estimation unit 31 estimates the resistance value R of the motor coils 6u, 6v, 6w based on these state quantities, and estimates the temperature T based on the resistance value R.
ここで、ｄ軸電圧値Ｖdについてのｄ軸電圧方程式は下記（１）式で表され、ｑ軸電圧値Ｖqについてのｑ軸電圧方程式は、下記（２）式で表される。
Ｖd＝（ｓ・Ｌd＋Ｒ）Ｉd−ω・Ｌq・Ｉq （１）
Ｖq＝（ｓ・Ｌq＋Ｒ）Ｉq＋ω・Ｌd・Ｉd＋ω・Ｋｅ （２）
なお、「Ｒ」はモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの抵抗値、「Ｖd」はｄ軸電圧値、「Ｖq」はｑ軸電圧値、「Ｉd」はｄ軸電流値、「Ｉq」はｑ軸電流値、「Ｌd」はｄ軸インダクタンス、「Ｌq」はｑ軸インダクタンス、「ω」は回転速度、「Ｋｅ」は誘起電圧定数、「ｓ」は微分演算子を示す。
Here, the d-axis voltage equation for the d-axis voltage value Vd is expressed by the following equation (1), and the q-axis voltage equation for the q-axis voltage value Vq is expressed by the following equation (2).
Vd = (s · Ld + R) Id−ω · Lq · Iq (1)
Vq = (s · Lq + R) Iq + ω · Ld · Id + ω · Ke (2)
“R” is the resistance value of the motor coils 6u, 6v, 6w, “Vd” is the d-axis voltage value, “Vq” is the q-axis voltage value, “Id” is the d-axis current value, and “Iq” is the q-axis. Current value, “Ld” is d-axis inductance, “Lq” is q-axis inductance, “ω” is rotational speed, “Ke” is an induced voltage constant, and “s” is a differential operator.
これら（１）式及び（２）式をそれぞれ抵抗値Ｒについて整理すると、下記（３）式及び（４）式が得られる。 When these formulas (1) and (2) are arranged for the resistance value R, the following formulas (3) and (4) are obtained.
ｄ軸インダクタンスマップは、図３（ａ）に示すように、ｄ軸電流値Ｉdが大きくなると磁気飽和の影響によってｄ軸インダクタンスＬdが減少することを踏まえ、ｄ軸電流値Ｉdが大きくなるほど、小さなｄ軸インダクタンスＬdが演算されるように設定されている。また、ｑ軸インダクタンスマップは、図３（ｂ）に示すように、ｑ軸電流値Ｉqが大きくなると磁気飽和の影響によってｑ軸インダクタンスＬqが減少することを踏まえ、ｑ軸電流値Ｉqが大きくなるほど、小さなｑ軸インダクタンスＬqが演算されるように設定されている。 As shown in FIG. 3A, the d-axis inductance map is smaller as the d-axis current value Id is larger, considering that the d-axis inductance Ld is decreased due to the influence of magnetic saturation when the d-axis current value Id is larger. The d-axis inductance Ld is set to be calculated. Further, as shown in FIG. 3B, the q-axis inductance map shows that as the q-axis current value Iq increases, the q-axis inductance Lq decreases due to the influence of magnetic saturation when the q-axis current value Iq increases. The small q-axis inductance Lq is set to be calculated.
なお、温度推定部３１には、誘起電圧定数Ｋeの値として、予め実験やシミュレーション等により求められた固定値が記憶されている。また、温度推定部３１は、定常状態での温度Ｔを推定するため、微分演算子ｓをゼロとしている（ｓ＝０）。 The temperature estimation unit 31 stores a fixed value obtained in advance through experiments, simulations, or the like as the value of the induced voltage constant Ke. The temperature estimation unit 31 sets the differential operator s to zero (s = 0) in order to estimate the temperature T in the steady state.
そして、温度推定部３１は、ｄ軸電圧値Ｖd及びｄ軸電流指令値Ｉd*の双方がゼロでない場合には、入力されたｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電流値Ｉq、ｄ軸電圧値Ｖd、ｑ軸電圧値Ｖq及び回転速度ωに基づき、上記（３）式を用いて抵抗値Ｒを推定する。換言すると、温度推定部３１は、永久磁石３の磁束を制御する場合、又はリラクタンストルクを利用する場合には、ｄ軸電圧方程式に基づいて抵抗値Ｒを推定する。これに対し、温度推定部３１は、ｄ軸電圧値Ｖd及びｄ軸電流指令値Ｉd*のいずれか一方がゼロである場合には、入力されたｄ軸電流値Ｉd、ｑ軸電流値Ｉq、ｄ軸電圧値Ｖd、ｑ軸電圧値Ｖq及び回転速度ωに基づき、上記（４）式を用いて抵抗値Ｒを推定する。 When both the d-axis voltage value Vd and the d-axis current command value Id * are not zero, the temperature estimation unit 31 inputs the d-axis current value Id, the q-axis current value Iq, and the d-axis voltage value Vd. Based on the q-axis voltage value Vq and the rotational speed ω, the resistance value R is estimated using the above equation (3). In other words, the temperature estimation unit 31 estimates the resistance value R based on the d-axis voltage equation when controlling the magnetic flux of the permanent magnet 3 or when using the reluctance torque. On the other hand, when any one of the d-axis voltage value Vd and the d-axis current command value Id * is zero, the temperature estimation unit 31 receives the input d-axis current value Id, q-axis current value Iq, Based on the d-axis voltage value Vd, the q-axis voltage value Vq, and the rotational speed ω, the resistance value R is estimated using the above equation (4).
また、温度推定部３１には、モータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの抵抗値Ｒと温度との関係を示す温度マップが設けられている。温度マップは、図４に示すように、温度が上昇するとモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの抵抗値Ｒが増加することを踏まえ、抵抗値Ｒが大きくなるほど、高い温度Ｔが推定されるように設定されている。そして、温度推定部３１は、温度マップを参照することにより、推定した抵抗値Ｒに基づく温度Ｔを推定する。 Further, the temperature estimation unit 31 is provided with a temperature map showing the relationship between the resistance value R of the motor coils 6u, 6v, 6w and the temperature. As shown in FIG. 4, the temperature map is set so that the higher the resistance value R, the higher the temperature T is estimated, considering that the resistance value R of the motor coils 6u, 6v, 6w increases as the temperature rises. Has been. Then, the temperature estimation unit 31 estimates the temperature T based on the estimated resistance value R by referring to the temperature map.
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）温度推定部３１は、ｄ軸電流値Ｉdがゼロでなく、かつｄ軸電流指令値Ｉd*がゼロでない場合には、上記（３）式を用いて抵抗値Ｒを推定するようにした。上記のようにｄ軸電圧方程式を抵抗値Ｒについて整理した（３）式には、永久磁石３の温度により値が変化する誘起電圧定数Ｋeが含まれないため、抵抗値Ｒが永久磁石３の温度変化の影響を受けることを抑制できる。これにより、モータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの温度Ｔの推定精度を向上させることができ、適切に過熱保護制御を実行できる。また、ｄ軸電流指令値Ｉd*がゼロでない場合には、ｄ軸電流値Ｉdがゼロ近傍の微小な値でなく、ある程度の大きさを有することが多いため、該抵抗値Ｒが実際的な値から乖離することを抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) When the d-axis current value Id is not zero and the d-axis current command value Id * is not zero, the temperature estimation unit 31 estimates the resistance value R using the above equation (3). did. The equation (3) in which the d-axis voltage equation is arranged with respect to the resistance value R as described above does not include the induced voltage constant Ke whose value changes depending on the temperature of the permanent magnet 3. It can suppress receiving the influence of a temperature change. Thereby, the estimation accuracy of the temperature T of the motor coils 6u, 6v, 6w can be improved, and the overheat protection control can be appropriately executed. When the d-axis current command value Id * is not zero, the d-axis current value Id is not a minute value near zero but often has a certain magnitude. Deviation from the value can be suppressed.
（２）温度推定部３１は、ｄ軸電流値Ｉdがゼロである場合、又はｄ軸電流指令値Ｉd*がゼロである場合には、上記（４）式を用いて抵抗値Ｒを推定するようにした。そのため、抵抗値Ｒが無限大等に発散せず、上記（３）を用いると適切な温度Ｔを推定できない場合でも、モータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの温度Ｔを推定できる。 (2) When the d-axis current value Id is zero or when the d-axis current command value Id * is zero, the temperature estimation unit 31 estimates the resistance value R using the above equation (4). I did it. Therefore, even if the resistance value R does not diverge to infinity and the appropriate temperature T cannot be estimated using the above (3), the temperature T of the motor coils 6u, 6v, 6w can be estimated.
（３）温度推定部３１は、抵抗値Ｒを推定する際に、ｄ軸電流値Ｉdが大きいほど、ｄ軸インダクタンスＬｄを小さくするようにしたため、抵抗値Ｒがｄ軸インダクタンスＬｄの変化による影響を受け難くなる。これにより、抵抗値Ｒをより精度良く推定でき、モータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの温度の推定精度をより向上させることができる。 (3) When the temperature estimation unit 31 estimates the resistance value R, the d-axis inductance Ld is decreased as the d-axis current value Id is increased. Therefore, the resistance value R is affected by the change in the d-axis inductance Ld. It becomes difficult to receive. Thereby, the resistance value R can be estimated more accurately, and the estimation accuracy of the temperature of the motor coils 6u, 6v, 6w can be further improved.
（４）温度推定部３１は、抵抗値Ｒを推定する際に、ｑ軸電流値Ｉqが大きいほど、ｑ軸インダクタンスＬqを小さくするようにしたため、抵抗値Ｒがｑ軸インダクタンスＬqの変化による影響を受け難くなる。これにより、抵抗値Ｒをより精度良く推定でき、モータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの温度の推定精度をより向上させることができる。 (4) When the temperature estimation unit 31 estimates the resistance value R, the larger the q-axis current value Iq, the smaller the q-axis inductance Lq. Therefore, the resistance value R is affected by the change in the q-axis inductance Lq. It becomes difficult to receive. Thereby, the resistance value R can be estimated more accurately, and the estimation accuracy of the temperature of the motor coils 6u, 6v, 6w can be further improved.
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、温度推定部３１は、ｄ軸電流値Ｉdが大きくなるにつれてｄ軸インダクタンスＬdを小さくしたが、これに限らず、ｄ軸インダクタンスＬdを予め設定された固定値としてもよい。同様に、ｑ軸インダクタンスＬqを予め設定された固定値としてもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented in the following aspects which changed this suitably.
In the above embodiment, the temperature estimation unit 31 decreases the d-axis inductance Ld as the d-axis current value Id increases. However, the present invention is not limited to this, and the d-axis inductance Ld may be a fixed value set in advance. Similarly, the q-axis inductance Lq may be a fixed value set in advance.
・上記実施形態において、微分演算子ｓをゼロとしなくてもよい。また、誘起電圧定数Ｋeを所定のパラメータに応じて変化させてもよい。
・上記実施形態では、温度推定部３１は、ｄ軸電流値Ｉdがゼロでなく、かつｄ軸電流指令値Ｉd*がゼロでない場合に（３）式を用いて抵抗値Ｒを推定するようにした。しかし、これに限らず、例えばｄ軸電流値Ｉdの絶対値がｑ軸電流値Ｉqの絶対値よりも大きい場合に（３）式を用いて抵抗値Ｒを推定するようにしてもよい。ｄ軸電流値Ｉdの絶対値がｑ軸電流値Ｉqの絶対値よりも大きい場合には、ｄ軸電流値Ｉdがゼロ近傍の微小な値でなく、ある程度の大きさを有することが多いため、このように構成することで、該抵抗値Ｒが実際的な値から乖離することを抑制できる。
In the above embodiment, the differential operator s need not be zero. Further, the induced voltage constant Ke may be changed according to a predetermined parameter.
In the above embodiment, the temperature estimation unit 31 estimates the resistance value R using the equation (3) when the d-axis current value Id is not zero and the d-axis current command value Id * is not zero. did. However, the present invention is not limited to this. For example, the resistance value R may be estimated using the equation (3) when the absolute value of the d-axis current value Id is larger than the absolute value of the q-axis current value Iq. When the absolute value of the d-axis current value Id is larger than the absolute value of the q-axis current value Iq, the d-axis current value Id is not a minute value near zero but often has a certain size. By comprising in this way, it can suppress that this resistance value R deviates from an actual value.
また、ｄ軸電流値Ｉdがｑ軸電流値Ｉqより大きい場合に限らず、予め設定された所定電流値以上であれば、（３）式を用いて抵抗値Ｒを推定するようにしてよい。このように構成しても、該抵抗値Ｒが実際的な値から乖離することを抑制できる。 Further, not only when the d-axis current value Id is larger than the q-axis current value Iq, but if the d-axis current value Id is equal to or greater than a predetermined current value set in advance, the resistance value R may be estimated using the equation (3). Even if comprised in this way, it can suppress that this resistance value R deviates from an actual value.
・上記実施形態において、温度推定部３１が（３）式を用いて抵抗値Ｒを推定する条件として、ｄ軸電流値Ｉdがゼロでないこと以外に、例えば回転速度ωが予め設定された所定回転速度ωth以上の高速で回転していること等を加えてもよい。 In the above embodiment, as a condition for the temperature estimation unit 31 to estimate the resistance value R using the equation (3), for example, the predetermined rotation at which the rotation speed ω is set in advance, in addition to the d-axis current value Id not being zero. It may be added that the motor rotates at a speed higher than the speed ωth.
・上記実施形態において、（３）式を用いて推定した抵抗値Ｒが予め設定された上限値（例えばモータコイル６ｕ，６ｖ，６ｗの材質や使用状況等を考慮して、抵抗値Ｒが変化する範囲での最大値）よりも大きい場合には、（４）式を用いて推定した抵抗値Ｒに基づいて温度Ｔを推定するようにしてもよい。 In the above embodiment, the resistance value R estimated using the equation (3) is changed in advance in consideration of the preset upper limit value (for example, the material of the motor coils 6u, 6v, 6w, usage conditions, etc.) If it is larger than the maximum value in the range, the temperature T may be estimated based on the resistance value R estimated using the equation (4).
・上記実施形態において、ｄ軸電流指令値Ｉd*の大きさに関わらず（ｄ軸電流指令値Ｉd*がゼロであっても）、ｄ軸電流値Ｉdがゼロでなければ、温度推定部３１が（３）式を用いて抵抗値Ｒを推定するようにしてもよい。 In the above embodiment, regardless of the magnitude of the d-axis current command value Id * (even if the d-axis current command value Id * is zero), if the d-axis current value Id is not zero, the temperature estimation unit 31 However, you may make it estimate resistance value R using (3) Formula.
・上記実施形態では、温度推定部３１は、温度マップを参照することにより抵抗値Ｒに基づいた温度Ｔを推定したが、これに限らず、例えば抵抗値Ｒを変数とする関数式に基づいて温度Ｔを推定してもよい。同様に、例えばｄ軸電流値Ｉdを変数とする関数式に基づいてｄ軸インダクタンスＬdを演算してもよく、また、例えばｑ軸電流値Ｉqを変数とする関数式に基づいてｑ軸インダクタンスＬqを演算してもよい。 In the above-described embodiment, the temperature estimation unit 31 estimates the temperature T based on the resistance value R by referring to the temperature map. However, the temperature estimation unit 31 is not limited to this, and is based on, for example, a function expression using the resistance value R as a variable. The temperature T may be estimated. Similarly, the d-axis inductance Ld may be calculated based on, for example, a function expression having the d-axis current value Id as a variable, and the q-axis inductance Lq based on, for example, a function expression having the q-axis current value Iq as a variable. May be calculated.
・上記実施形態では、マイコン１１は、温度Ｔが所定温度Ｔthよりも大きい場合に、温度Ｔが所定温度Ｔth以下である場合に比べ、小さな絶対値を有するｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を演算するようにした。しかし、これに限らず、例えば電流指令値は変更せずにディーティ指令値の上限値を設定したり、モータ２を停止したりする等、過熱保護制御の態様は適宜変更可能である。 In the above embodiment, the microcomputer 11 determines that the d-axis current command value Id * and the q-axis have a smaller absolute value when the temperature T is higher than the predetermined temperature Tth compared to when the temperature T is equal to or lower than the predetermined temperature Tth. The current command value Iq * was calculated. However, the present invention is not limited to this, and the mode of overheat protection control can be changed as appropriate, for example, by setting the upper limit value of the duty command value without changing the current command value or by stopping the motor 2.
・上記実施形態では、モータ制御装置１によって車両の走行駆動源となるモータ２の作動を制御したが、これに限らず、他の用途に用いられるモータの作動を制御してもよい。また、モータ２は、永久磁石３がロータコア４に埋め込まれる態様で固定された所謂埋込磁石型のものでなくてもよく、例えば永久磁石３がロータコア４の表面に固定された所謂表面磁石型のものでもよい。 -In above-mentioned embodiment, although the operation | movement of the motor 2 used as the travel drive source of a vehicle was controlled by the motor control apparatus 1, you may control the operation | movement of the motor used for not only this but another use. Further, the motor 2 does not have to be a so-called embedded magnet type in which the permanent magnet 3 is fixed in such a manner that the permanent magnet 3 is embedded in the rotor core 4. It may be.
１…モータ制御装置、２…モータ、３…永久磁石、５…ロータ、６ｕ，６ｖ，６ｗ…モータコイル、７…ステータ、１１…マイコン、１２…インバータ、３１…温度推定部、Ｉd…ｄ軸電流値，Ｉd*…ｄ軸電流指令値、Ｉq…ｑ軸電流値、Ｉq*…ｑ軸電流指令値、Ｋe…誘起電圧定数、Ｌd…ｄ軸インダクタンス、Ｌq…ｑ軸インダクタンス、Ｔ…温度、Ｒ…抵抗値、Ｖd…ｄ軸電圧値、Ｖq…ｑ軸電圧値、θ…回転角、ω…回転速度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor control apparatus, 2 ... Motor, 3 ... Permanent magnet, 5 ... Rotor, 6u, 6v, 6w ... Motor coil, 7 ... Stator, 11 ... Microcomputer, 12 ... Inverter, 31 ... Temperature estimation part, Id ... d axis Current value, Id * ... d-axis current command value, Iq ... q-axis current value, Iq * ... q-axis current command value, Ke ... induced voltage constant, Ld ... d-axis inductance, Lq ... q-axis inductance, T ... temperature, R: resistance value, Vd: d-axis voltage value, Vq: q-axis voltage value, θ: rotation angle, ω: rotation speed.
Claims (5)
ｄ軸電流値がゼロである場合には、ｑ軸電圧方程式を抵抗値について整理した次式、
前記ｄ軸電流値がゼロでない場合には、ｄ軸電圧方程式を抵抗値について整理した次式、
を用いて前記モータコイルの抵抗値を推定することを特徴とする温度推定装置。 It is used in a motor control device that controls the operation of a permanent magnet field type motor, estimates a motor coil resistance value using a motor voltage equation in the dq coordinate system, and calculates the temperature of the motor coil based on the resistance value. A temperature estimation device for estimating,
When the d-axis current value is zero, the following equation that arranges the q-axis voltage equation with respect to the resistance value:
When the d-axis current value is not zero, the following equation is obtained by arranging the d-axis voltage equation with respect to the resistance value:
A temperature estimation apparatus characterized by estimating a resistance value of the motor coil using a motor.
前記ｄ軸電流値がゼロでなく、かつｄ軸電流指令値がゼロでない場合には、前記ｄ軸電圧方程式を抵抗値について整理した式を用いて前記モータコイルの抵抗値を推定することを特徴とする温度推定装置。 The temperature estimation device according to claim 1,
When the d-axis current value is not zero and the d-axis current command value is not zero, the resistance value of the motor coil is estimated using an equation in which the d-axis voltage equation is arranged with respect to the resistance value. A temperature estimation device.
前記ｄ軸電流値の絶対値がｑ軸電流値の絶対値よりも大きい場合には、前記ｄ軸電圧方程式を抵抗値について整理した式を用いて前記モータコイルの抵抗値を推定することを特徴とする温度推定装置。 In the temperature estimation apparatus according to claim 1 or 2,
When the absolute value of the d-axis current value is larger than the absolute value of the q-axis current value, the resistance value of the motor coil is estimated using an equation in which the d-axis voltage equation is arranged with respect to the resistance value. A temperature estimation device.
前記ｄ軸電流値が大きいほど、前記ｄ軸インダクタンスを小さくすることを特徴とする温度推定装置。 In the temperature estimation apparatus as described in any one of Claims 1-3,
The temperature estimation device, wherein the d-axis inductance is reduced as the d-axis current value is increased.
前記ｑ軸電流値が大きいほど、前記ｑ軸インダクタンスを小さくすることを特徴とする温度推定装置。 In the temperature estimation apparatus as described in any one of Claims 1-4,
The temperature estimation device, wherein the q-axis inductance is decreased as the q-axis current value is increased.
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-
2013
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