永磁体电动机的磁体温度推定装置及永磁体电动机的磁体温度推定方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及能够高精度地推定永磁体电动机的磁体温度的磁体温度推定装置及磁体温度推定方法。
【背景技术】
[0002]近年来，用于EV/HEV (电动汽车/混合动力汽车)的电动机中，为了减小磁体成本，使用了将Dy (Dysprosium:镝)的含量减小的磁体。然而，若减小Dy的含量，则可能会导致在高温下退磁。
[0003]因此，对于磁体温度的掌握很重要，需要推定磁体温度，使电动机进行工作以使得不会在高温下对磁体施加过剩的退磁场。作为这种技术的一个示例，存在对感应电压常数进行检测以推定磁体温度的技术(例如，参照专利文献I)。
现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特开2012-55119号公报
【发明内容】
发明所要解决的问题
[0005]然而，现有技术中，存在如下问题。
专利文献I中，从感应电压常数(即，相当于电压基波分量的值)推定磁体温度。然而，基波分量相对于磁体温度其变化较小。因此，在推定磁体温度时，需要较高的测量精度。
[0006]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，得到一种能够高精度地推定磁体温度而不基于基波分量的永磁体电动机的磁体温度推定装置及永磁体电动机的磁体温度推定方法。
用于解决问题的手段
[0007]本发明所涉及的永磁体电动机的磁体温度推定装置中，该永磁体电动机由卷绕有绕组的圆环状定子、和具有永磁体的转子芯部构成，所述永磁体电动机的磁体温度推定装置包括:电压检测部，该电压检测部检测向绕组通电时的电压；高次分量检测部，该高次分量检测部检测由电压检测部检测出的电压的高次分量；参照数据库，该参照数据库将由磁体温度和其他一个以上的参数构成的两个以上的参数作为会对检测所述高次分量的所述电压带来影响的参数并将所述两个以上的参数与高次分量之间的对应关系预先以表格的形式进行存储；参数值检测部，该参数值检测部检测一个以上的参数的值；以及磁体温度推定部，该磁体温度推定部基于由参数值检测部检测出的一个以上的参数、和存储于参照数据库的表格，对由高次分量检测部检测出的高次分量所对应的磁体温度进行推定。
[0008]另外，本发明所涉及的永磁体电动机的磁体温度推定方法中，该永磁体电动机由卷绕有绕组的圆环状定子、和具有永磁体的转子芯部构成，所述永磁体电动机的磁体温度推定方法包括:电压检测步骤，该电压检测步骤检测向绕组通电时的电压；高次分量检测步骤，该高次分量检测步骤检测电压检测步骤中检测出的电压的高次分量；存储步骤，该存储步骤将由磁体温度和其他一个以上的参数构成的两个以上的参数作为会对检测高次分量的电压带来影响的参数并将所述两个以上的参数与高次分量之间的对应关系预先以表格的形式存储于存储部；参数值检测步骤，该参数值检测步骤检测一个以上的参数的值；以及磁体温度推定步骤，该磁体温度推定步骤基于参数值检测步骤中检测出的一个以上的参数、和存储步骤中存储于存储部的表格，对高次分量检测步骤中检测出的高次分量所对应的磁体温度进行推定。
发明效果
[0009]根据本发明，通过使用相对于磁体温度的变化率较大的电压的高次分量的检测结果来进行磁体温度推定，从而可得到能够高精度地推定磁体温度而不基于基波分量的永磁体电动机的磁体温度推定装置及永磁体电动机的磁体温度推定方法。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的实施方式I中的磁体温度推定装置的框图。
图2是表示本发明的实施方式I中的预先存储于参照数据库中的多个表格的具体示例的图。
图3是本发明的实施方式I中的电磁场分析所使用的旋转电机的概要图。
图4A是表示本发明的实施方式I所涉及的电磁场分析中线间电压的基波分量相对于磁体温度的变化率的图。
图4B是表示本发明的实施方式I所涉及的电磁场分析中线间电压的5次分量相对于磁体温度的变化率的图。
图4C是表示本发明的实施方式I所涉及的电磁场分析中线间电压的7次分量相对于磁体温度的变化率的图。
图4D是表示本发明的实施方式I所涉及的电磁场分析中线间电压的11次分量相对于磁体温度的变化率的图。
图4E是表示本发明的实施方式I所涉及的电磁场分析中线间电压的13次分量相对于磁体温度的变化率的图。
图5是本发明的实施方式2中的磁体温度推定装置的框图。
【具体实施方式】
[0011]下面，对于本发明的永磁体电动机的磁体温度推定装置及永磁体电动机的磁体温度推定方法的优选实施方式，使用附图进行说明。
[0012]实施方式1.图1是本发明的实施方式I中的磁体温度推定装置的框图。图1所示的本实施方式I中的磁体温度推定装置包括电压检测部1、高次分量检测部2、参照数据库3、参数值检测部4、和磁体温度推定部5而构成。
[0013]电压检测部I检测旋转电机(永磁体电动机)的线间电压或相间电压。作为其检测方法，例如可采用从控制系统中的电压指令值进行检测的方法、或者使用实测到的数值的方法等。
[0014]由电压检测部I检测出的电压被发送至高次分量检测部2。然后，高次分量检测部2计算出由电压检测部I检测出的电压的高次分量。作为其计算方法，例如可采用通过傅立叶变换求出的方法、利用带通滤波器提取出特定频率分量的方法等。
[0015]另外，参照数据库3是预先存储有多个表格的存储部，该多个表格中对磁体温度、旋转速度、线圈温度、电流、电流相位等会给电压检测部I所检出的电压带来影响的参数、与电压的高次分量之间的对应关系进行了规定。
[0016]图2是表示本发明的实施方式I中的预先存储于参照数据库3中的多个表格的具体示例的图。图2中，作为具体示例，示出了由η种旋转速度ω I?ω η、和m种磁体温度Tl?Tm的组合构成的nXm个表格。而且，各个表格中以二维表格的形式预先规定了将d轴电流id和q轴电流iq这两个电流作为参数时的电压的高次分量的测定结果。
[0017]因而，利用预先存储于参照数据库3的多个表格，可以确定一个与旋转速度、磁体温度、d轴电流id、q轴电流iq这四个参数相对应的电压的高次分量。
[0018]另外，参数值检测部4是对磁体温度的推定所使用的参数进行检测的单元。具体而言，参数值检测部4分别如下所述能够检测出旋转速度、d轴电流id、q轴电流iq这三个参数。参数值检测部4通过使用旋转变压器等旋转位置传感器，从而检测出旋转速度。而且，参数值检测部4获取d轴电流id和q轴电流iq以作为电流指令值或实测值。
[0019]磁体温度推定部5基于由高次分量检测部2检测出的电压的高次分量、由参数值检测部4检测出的旋转速度、d轴电流id、q轴电流iq这三个参数、和存储于参照数据库3的多个表格，来求出磁体温度的推定值。
[0020]具体而言，磁体温度推定部5例如能够以如下次序来推定磁体温度。
(次序I)磁体温度推定部5对于存储于参照数据库3的nXm个表格中的各个表格，分别提取出与由参数值检测部4检测出的d轴电流id、q轴电流iq相对应的电压的高次分量(nXm 个)。
[0021](次序2)磁体温度推定部5对于由次序I提取出的nXm个电压的高次分量，将其限定为从与参数值检测部4所检测出的旋转速度相对应的m个表格中提取出的m个电压的高次分量。
[0022](次序3)磁体温度推定部5对于由次序2所限定的m个电压的高次分量，确定具有与高次分量检测部2所计算出的电压的高次分量最接近的值的表格，将与该表格相对应的磁体温度作为磁体温度的推定值。
[0023]此外，上述的次序只是一个示例，可改变次序I?3的顺序，来得到磁体温度的推定值。
[0024]作为使用电压的高次分量的优点，可举出如下方面:与使用电压的基波分量的情况相比，电压相对于磁体温度的变化率较大，因此能够高精度地进行测量。因此，使用电磁场分析可证实这种优点，下面进行详细说明。
[0025]图3是本发明的实施方式I中的电磁场分析中所使用的旋转电机的概要图。图3所示的旋转电机包括定子10和转子20。本实施方式I中，以8极12槽的结构为例进行说明，但对于极数和槽数的组合等旋转电机的形状，并不局限于此。
[0026]定子10具有圆环状的定子芯部11、和卷绕于定子芯部11的线圈12。另一方面，转子20由埋设有永磁体30的转子芯部21构成。
[0027]图3的旋转电机的主要规格如下所述。
定子10的外径Φ 138
转子20的外径Φ90 轴长:50mm
永磁体30的剩余磁通密度:1.2T (常温)
1.1T(1000C )
1.0T(180°C )
[0028]接着，示出电磁场分析的分析条件。
磁体温度:常温、100°C、180°C这三种模式输入电流:3000AT
[0029]对于分析结果，使用图4A?图4E进行说明。
图4A?图4E是表示本发明的实施方式I所涉及的电磁场分析中线间电压的各分量(基波、5次、7次、11次、13次)相对于磁体温度的变化率的图。更具体而言，在通电了3000AT时，图4A表不与线间电压的基波分量相关的变化率，图4B表不与线间电压的5次分量相关的变化率，图4C表不与线间电压的7次分量相关的变化率，图4D表不与线间电压的11次分量相关的变化率，而且，图4E表不与线间电压的13次分量相关的变化率。
[0030]而且，这些图4A?图4E中，横轴表示磁体温度，纵轴表示线间电压的比率。这里，纵轴的线间电压的比率是表示磁体温度为100°C、18(TC时线间电压的值在以磁体常温时的线间电压作为基准时的变化率。另外，这些图4A?图4E对于使电流相位β变为O、20、40、60、80度时的五种情况，示出了进行变化率分析后的结果。
[0031]由这些图4Α?图4Ε所示的分析结果可知如下情况。
(I)可知图4Β?图4Ε所示的线间电压的高次分量(5次、7次、11次、13次)的变化率在任一电流相位β下都比图4Α所示的线间电压的基波分量的变化率要大。因而，相比