JP6014400B2 - 車載回転電機の劣化診断装置および劣化診断方法 - Google Patents
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Description
以下、図1〜図5を参照し、第1実施形態についてハイブリッド型の電気自動車のモータの劣化診断装置に適用した場合の例で説明する。
K=Aexp(−Ea/kT)
として表すことができる。ここで、Eaは活性化エネルギー[eV]、kはボルツマン定数(=8.6173×10−5[eV/K])、Tは絶対温度[K]つまりT[K]=Tn[℃]+273[℃]、Aは定数である。
τ=C・exp[(Ea/k)・(1/T)]
となり、したがって、
lnτ=lnC+(Ea/k)・(1/T)
これにより、時間の対数lnτと温度の逆数(1/T)との関係は直線に示すことができる。この関係は、温度T1とT2との間に、(lnτ1/lnτ2)倍の加速があることを示している。つまり、温度Tが変化すると寿命τも変化するが、その関係は、上記したアレニウス則に基づいて温度と寿命との間に一定の関係が存在するので、これにより、実際の使用温度Tnで一定時間Δt(Tn)使用したことは、基準温度Ts(例えば150℃:423K)で使用した場合の使用時間Δtnx(Ts)に換算することができる。
Δtnx(Ts)=f(Tn)×Δtn
基準温度Tsでの劣化時間の積算は、図5(b)にも示すように、
tnx(Ts)=Δt1x(Ts)+Δt2x(Ts)+…+Δtnx(Ts)
あるいは、
tnx(Ts)=Σ[f(Tk)×Δtk]
と表すことができる。これは、時間間隔Δtnを小さくしていくと、温度Tの変化に対応した換算係数を時間積分したものとなることを示している。
τn=τ(Ts)−tnx(Ts)
となる。判定の仕方としては、劣化寿命τ(Ts)に対して80%あるいは90%使用した時点として下記の判定時間ts1、ts2を設定する。
判定時間ts2=0.9τ(Ts)
判定時間ts1、ts2を用いることで、
tnx(Ts)>ts1 (ステップS5)
tnx(Ts)>ts2 (ステップS6)
により、予備警報(ステップS7)あるいは劣化の警報(S8)を行うことができる。
図6および図7は第2実施形態を示すもので、以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。第2実施形態では、モータ3のコイルエンド9の温度を検出する構成について変更は無く、コイル温度の検出タイミングが異なる。すなわち、この実施形態では、コイル温度が所定温度以上変化したときにその時点と温度を検出して熱劣化寿命の推定を行う。
Δtn=tn−tn−1
そして、測定温度Tnでの時間Δtnを基準温度Tsでの換算時間Δtnx(Ts)に変換する。
図8および図9は第3実施形態を示すものである。この第3実施形態は、電気自動車などの車両駆動用のモータ3のコイルの皮膜の劣化を診断するものである。皮膜の劣化診断は、定期点検のタイミングで制御装置7から切り離した状態で行うものである。第1実施形態あるいは第2実施形態においては、コイルの熱劣化の寿命の推定を行なっていたのに対して、このようにして推定した結果、モータ3のコイルが使用時間から見て熱劣化寿命に近づいている状態では、実際の劣化が進行していることがある。第3実施形態では、モータ3の積算時間tnx(Ts)に対して、コイルの実際の劣化状況を診断するものである。
次に、同期間Aにおいて、マスター波形のラインとテスト品の波形のラインのずれで観測される面積Azの値を求める。そして、求めた面積Azを全体の波形面積で割った値を波形差面積As(=Az/Mc)として求める。この波形差面積Asの値は、コイル内を電流が流れた場合のエネルギー損失とかコイルのインダクタンス変化に伴う電流の周波数が反映される。したがって、この波形差面積Asの値についても、あらかじめ劣化との関係を調査しておけば、テスト品の応答波形を求めることでコイルの劣化を検出することができる。
この式から得られる波形差面積の相ばらつき値As(K)は、コイル劣化による異常が、ある相で発生した場合、それに絡む2相の波形差面積値は大きくなる。また、これによって、異常が発生していない相は問題のない値となるため、異常ではないが自然ばらつきの範囲に収まり、波形差面積の値が大きくなった場合にも異常の発生を確実に検出することができる。
上記実施形態で説明したもの以外に次のような変形をすることができる。
上記第1実施形態で用いる寿命推定方式と第2実施形態で用いる寿命推定方式については、両方を備える構成としたものとしても良い。運転者の運転の仕方や、モータ3の特性あるいは種々の条件などに応じて選択的にプログラムを設定することができ、これによって、適切な寿命推定の方式について、メモリ容量を増大させることなく適用できる。
Claims (2)
- 車両に搭載される回転電機のコイル温度を検出する温度検出手段と、
予め測定された前記回転電機の所定温度での推定寿命を記憶する記憶手段と、
前記回転電機の使用に伴う前記温度検出手段が検出する前記コイル温度のデータを取得し、前記推定寿命の所定温度に対応する使用時間をアレニウス則に基いて積算し、前記推定寿命に対する劣化状態を判断する演算手段とを備え、
前記演算手段は、前記温度検出手段が検出する前記コイル温度が所定以上変動したときにその時刻情報と共に前記コイル温度のデータを取得し、前回取得した時刻情報の測定時点からの経過時間を前記推定寿命の所定温度に対する使用時間に換算して積算することを特徴とする車載回転電機の劣化診断装置。 - 車両に搭載された回転電機のコイルの所定温度で測定された推定寿命が予め記憶手段に記憶され、
前記回転電機の使用中のコイル温度を温度センサにより検出し、
前記回転電機の使用に伴う前記温度センサが検出する前記コイル温度のデータを取得し、前記推定寿命の所定温度に対応する使用時間をアレニウス則に基いて積算し、前記推定寿命に対する劣化状態を判断する方法であって、
前記温度センサが検出する前記コイル温度が所定以上変動したときにその時刻情報と共に前記コイル温度のデータを取得し、前回取得した時刻情報の測定時点からの経過時間を前記推定寿命の所定温度に対する使用時間に換算して積算することを特徴とする車載回転電機の劣化診断方法。
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