リアクトルの温度推定装置
【課題】リアクトルの温度を、リアクトルを構成するコアとコイルとの熱干渉を踏まえて精度よく推定する。
【解決手段】制御装置１００は、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度を推定する。制御装置は、第１推定部１１０と、第２推定部１２０と、第３推定部１３０とを含む。第１推定部は、蓄電装置を流れる電流Ｉｂなどをパラメータとして、コイル自身の発熱および放熱によるコイル温度変化量ΔＴｉ１とコア自身の発熱および放熱によるコア温度変化量ΔＴｒ１とを別々に推定する。第２推定部は、第１推定部の推定結果を用いて、コイルとコアとの間の互いの熱干渉によるコア温度変化量ΔＴｒ２とおよびコイル温度変化量ΔＴｉ２とを別々に推定する。第３推定部は、第１推定部および第２推定部の推定結果を用いてコイル温度Ｔｉおよびコア温度Ｔｒとを別々に推定する。
【解決手段】制御装置１００は、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度を推定する。制御装置は、第１推定部１１０と、第２推定部１２０と、第３推定部１３０とを含む。第１推定部は、蓄電装置を流れる電流Ｉｂなどをパラメータとして、コイル自身の発熱および放熱によるコイル温度変化量ΔＴｉ１とコア自身の発熱および放熱によるコア温度変化量ΔＴｒ１とを別々に推定する。第２推定部は、第１推定部の推定結果を用いて、コイルとコアとの間の互いの熱干渉によるコア温度変化量ΔＴｒ２とおよびコイル温度変化量ΔＴｉ２とを別々に推定する。第３推定部は、第１推定部および第２推定部の推定結果を用いてコイル温度Ｔｉおよびコア温度Ｔｒとを別々に推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルの温度を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−３０３３２９号公報（特許文献１）には、バッテリから入力される電圧を昇圧して出力するコンバータに備えられるリアクトルの温度を、バッテリの充放電電流と、バッテリからコンバータに入力される電圧と、コンバータが出力する電圧と、コンバータを冷却する冷却水の温度とから、推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０３３２９号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ２００２／０６５６２２号公報
【特許文献３】特開２００８−９９５１８号公報
【特許文献４】特開２０００−３１２４８４号公報
【特許文献５】特開２００４−７７２４５号公報
【特許文献６】特開２００４−１３５４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、リアクトルはコアとコイルとで構成されるが、コアとコイルとはそれぞれ別のメカニズムで発熱しており、コアとコイルとの間には互いの熱干渉（熱伝達）がある。しかしながら、特許文献１の技術ではこのような熱干渉が考慮されていないため、リアクトルの温度推定精度が低いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度を、リアクトルを構成するコアとコイルとの熱干渉を踏まえて精度よく推定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る制御装置は、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度推定装置である。リアクトルは、コアと、コアの外周に巻き付けられたコイルとで構成される。温度推定装置は、少なくともリアクトルの電流を用いて、コアの発熱および放熱による第１のコア温度変化量とコイルの発熱および放熱による第１のコイル温度変化量とを別々に推定する第１推定部と、第１推定部の推定結果を用いて、コイルとコアとの間の互いの熱干渉による第２のコア温度変化量および第２のコイル温度変化量を推定する第２推定部と、第１推定部および第２推定部の推定結果を用いて、コア温度とコイル温度とを別々に推定する第３推定部とを備える。
【０００７】
好ましくは、第２推定部は、第１のコア温度変化量が第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、第２のコア温度変化量を略零とするともに、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から第２のコイル温度変化量を推定し、第１のコイル温度変化量が第１のコア温度変化量よりも大きい場合、第２のコイル温度変化量を略零とするともに、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から第２のコア温度変化量を推定する。
【０００８】
好ましくは、第２推定部は、第１のコア温度変化量が第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な第２のコイル温度変化量にコアからの熱伝達によるコイルの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第２のコイル温度変化量とする。第２推定部は、第１のコイル温度変化量が第１のコア温度変化量よりも大きい場合、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な第２のコア温度変化量にコイルからの熱伝達によるコアの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第２のコア温度変化量とする。
【０００９】
好ましくは、コアの熱時定数とコイルの熱時定数とは互いに異なる。コンバータは、キャリア信号を用いて生成された制御信号に応じて電圧変換を行なう。リアクトルは、リアクトルに隣接して配置された冷却器の内部を流れる冷媒によって冷却される。第１推定部は、リアクトルの電流、コンバータの入力電圧および出力電圧、冷媒の温度、キャリア信号の周波数から求めた一時的な第１のコア温度変化量にコアの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第１のコア温度変化量とする。第１推定部は、リアクトルの電流、コンバータの入力電圧および出力電圧、冷媒の温度、キャリア信号の周波数から求めた一時的な第１のコイル温度変化量にコイルの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第１のコイル温度変化量とする。
【００１０】
好ましくは、第３推定部は、冷媒の温度に第１のコア温度変化量および第２のコア温度変化量を加えた値をコア温度とし、冷媒の温度に第１のコイル温度変化量および第２のコイル温度変化量を加えた値をコイル温度とする。
【００１１】
好ましくは、温度推定装置は、コア温度がコアの許容温度を超える場合およびコイル温度がコイルの許容温度を超える場合の少なくともいずれかの場合、蓄電装置の充放電を制限する制限部をさらに備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度を、リアクトルを構成するコアとコイルとの熱干渉を踏まえて精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】モータ駆動制御システムの全体構成図である。
【図２】リアクトルの断面を模式的に示す図である。
【図３】図２におけるリアクトルのＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】実コア温度と実コイル温度の変化の様子を模式的に示す図である。
【図５】制御装置の機能ブロック図である。
【図６】制御装置の処理手順を示すフローチャート（その１）である。
【図７】制御装置の処理手順を示すフローチャート（その２）である。
【図８】制御装置が推定したコア温度Ｔｒおよびコイル温度Ｔｉと、実コア温度および実コイル温度とを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に従うリアクトルの温度推定装置が適用されるモータ駆動制御システム１の全体構成図である。このモータ駆動制御システム１は、蓄電装置Ｂと、システムメインリレーＳＭＲと、平滑コンデンサＣ０，Ｃ１と、コンバータ１０と、インバータ２０と、モータＭ１と、制御装置１００とを備える。
【００１６】
モータＭ１は、電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車等の電気エネルギによって車両駆動力を発生する自動車をいうものとする）の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための交流電動機である。代表的には、モータＭ１は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の３つのコイルを備えた永久磁石型同期電動機である。モータＭ１は、発電機の機能を持つように構成されてもよい。
【００１７】
蓄電装置Ｂは、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により構成される。
【００１８】
システムメインリレーＳＭＲは、制御装置１００からの制御信号により制御され、蓄電装置Ｂとコンバータ１０との間の接続および非接続を切り替える。
【００１９】
コンバータ１０は、正極線６および負極線５を介して蓄電装置Ｂに接続される。コンバータ１０は、リアクトルＬと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、正極線７および負極線５の間に直列に接続される。リアクトルＬは、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと正極線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、正極線７および負極線５の間に接続される。平滑コンデンサＣ１は、正極線６および負極線５の間に接続される。
【００２０】
コンバータ１０の電圧変換（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ）は、パルス幅変調パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下「ＰＷＭ」ともいう）制御によって制御装置１００で生成されたＰＷＭ制御信号によって制御される。このＰＷＭ制御信号は、搬送波信号（キャリア信号）と電圧指令との電圧比較に基づいてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が相補的かつ交互にオンオフするように生成される。コンバータ１０は、昇圧動作時には、平滑コンデンサＣ１の両端電圧を昇圧して平滑コンデンサＣ０へ出力する。また、コンバータ１０は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０の両端電圧を降圧して平滑コンデンサＣ１へ出力する。以下の説明では、説明の便宜上、平滑コンデンサＣ１の両端電圧（蓄電装置Ｂからコンバータ１０に入力される電圧）を「コンバータ入力電圧ＶＬ」、平滑コンデンサＣ０の両端電圧（コンバータ１０からインバータ２０に出力される電圧）を「コンバータ出力電圧ＶＨ」ともいう。
【００２１】
インバータ２０は、正極線７および負極線５の間に並列に設けられる、Ｕ相上下アームと、Ｖ相上下アームと、Ｗ相上下アームとから成る。各相上下アームは、正極線７および負極線５の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ逆並列に接続されている。各相上下アームのスイッチング素子の中間点には、モータＭ１の各相コイルの他端が接続される。
【００２２】
インバータ２０の電力変換（スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のオンオフ）も、上述したＰＷＭ制御によって制御装置１００で生成されたＰＷＭ制御信号によって制御される。インバータ２０は、コンバータ１０からの直流電圧を交流電圧に変換してモータＭ１に供給する。また、インバータ２０は、モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１０へ供給することも可能である。
【００２３】
さらに、モータ駆動制御システム１は、電圧センサ１２，１３，１７、電流センサ１１，１４、レゾルバ１５、温度センサ１６を備える。電圧センサ１２は、コンバータ入力電圧ＶＬを検出する。電圧センサ１３は、コンバータ出力電圧ＶＨを検出する。電圧センサ１７は、蓄電装置Ｂの両端電圧Ｖｂを検出する。電流センサ１１は、蓄電装置Ｂを流れる電流Ｉｂを検出する。なお、本実施の形態では、この電流Ｉｂをリアクトル電流（リアクトルＬを流れる電流）として扱ってリアクトル温度を推定するが、リアクトル電流を直接検出する電流センサが設けられる場合には、その電流センサの検出結果を用いればよい。電流センサ１４は、モータＭ１に流れる電流を検出する。なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ１４は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。レゾルバ１５は、モータＭ１のロータ回転角θを検出する。温度センサ１６は、コンバータ１０の冷却器４０（後述の図３参照）を流れる冷却水温ＴＨｗを検出する。これらの各センサは、検出結果を制御装置１００に出力する。
【００２４】
制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成され、当該メモリに記憶された情報およびプログラムに基づいて所定の演算処理を実行することによって、モータ駆動制御システム１の動作を制御する。本実施の形態においては、この制御装置１００がリアクトルＬの温度推定装置として機能する。
【００２５】
図２は、リアクトルＬの断面を模式的に示す図である。図３は、図２におけるリアクトルＬのＡ−Ａ断面を示す図である。図２、図３を参照して、リアクトルＬの構造について詳細に説明する。
【００２６】
リアクトルＬは、環状のコアと、コアの外周に巻き付けられたコイルとで構成される。コアは鉄を主材料とする。コイルは銅を主材料とする。なお、このコイルに流れる電流が、リアクトル電流であり、電流Ｉｂとほぼ同じ値となる。
【００２７】
リアクトルＬは、ケース３０の内部に樹脂性のポティング材によって固定される。ケース３０の底面には冷却器４０が接触するように配置される。この冷却器４０を流れる冷却水によってリアクトルＬは冷却される。
【００２８】
図４は、リアクトルＬの実コア温度と実コイル温度の変化の様子を模式的に示す図である。なお、図４においては、実コイル温度を二点鎖線で示し、実コア温度を一点鎖線で示す。参考として、従来手法で算出されたリアクトル推定温度を実線で示す。
【００２９】
時刻ｔ１に達するまでリアクトルＬの通電を行なうと、実コア温度および実コイル温度はともに徐々に増加していく。そして、時刻ｔ１でリアクトルＬの通電を停止すると、実コア温度および実コイル温度はともに徐々に減少していく。ところが、コアとコイルとは別のメカニズムで発熱している。すなわち、コイルは蓄電装置Ｂからの電流が自己に直接流れることによって発熱するのに対し、コアはコイルの電磁誘導作用によって自己に誘電電流が流れることによって発熱する。さらに、主材料の違いや冷却器４０との位置関係の違いなどによってコアの熱時定数τｒとコイルの熱時定数τｉとは互いに異なる。これらの理由により、図４に示すように、実コア温度および実コイル温度は互いに異なる変化率で変化する。なお、「熱時定数」とは、温度の変化率を示す指標であり、通常は、ある温度から目標温度（より詳しくは目標温度の６３．２パーセント）にまで変化するのに要する時間を意味する。本実施の形態においては、コアは鉄を主材料としているのに対しコイルは鉄よりも比熱の小さい銅を主材料としており、さらにコイルがコアの外周側に配置され冷却器４０により近いため、コイルの熱時定数τｉ（たとえば４００ｓｅｃ程度）はコアの熱時定数τｒ（たとえば１０００ｓｅｃ程度）よりも短い。そのため、実コイル温度は、実コア温度よりも急激に増減する。そのため、特に、時刻ｔ１での通電停止後においては、コイル単独であれば実コイル温度は実コア温度よりも急激に低下するが、実際にはコアからコイルへの熱干渉（熱伝達）が生じるため実コイル温度は緩やかに低下する。
【００３０】
従来の手法で算出されたリアクトル推定温度は、実コイル温度に合わせてリアクトル推定温度を算出していたが、コイルとコアとの熱干渉については考慮されていなかった。そのため、図４に示すように、時刻ｔ１の通電停止後（実コア温度が実コイル温度よりも高くなる状態）においては、実コア温度や実コイル温度に対してリアクトル推定温度が乖離してしまうという問題があった。
【００３１】
このような問題を解決すべく、本実施の形態においては、コアとコイルとの熱干渉を考慮してコア温度とコイル温度とを別々に推定することで、リアクトルの温度推定精度を飛躍的に向上させる。この点が本実施の形態の最も特徴的な点である。
【００３２】
図５は、制御装置１００の機能ブロック図である。図５に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【００３３】
制御装置１００は、第１推定部１１０と、第２推定部１２０と、第３推定部１３０と、制限部１４０とを含む。
【００３４】
第１推定部１１０は、コイル自身の発熱および放熱によるコイル温度変化量ΔＴｉ１とコア自身の発熱および放熱によるコア温度変化量ΔＴｒ１とを別々に推定する。なお、本実施の形態において、「温度変化量」は、温度が上昇する場合にプラスの値となり、温度が低下する場合にマイナスの値となるものとする。
【００３５】
第１推定部１１０は、コイル温度変化量ΔＴｉ１を算出するコイル温度変化量算出部１１１と、コア温度変化量ΔＴｒ１を算出するコア温度変化量算出部１１２とを含む。
【００３６】
まず、コイル温度変化量算出部１１１の機能について説明する。コイル温度変化量算出部１１１は、電流Ｉｂ（リアクトルの電流）、コンバータ入力電圧ＶＬ、コンバータ出力電圧ＶＨ、冷却水温ＴＨｗ、コンバータ１０のＰＷＭ制御に用いられるキャリア信号の周波数（以下「キャリア周波数ｆ」という）をパラメータとして、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐを求める。そして、コイル温度変化量算出部１１１は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐにコイルの熱時定数τｉに応じたフィルタ処理を施した値を最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１とする。
【００３７】
より具体的には、コイル温度変化量算出部１１１は、まず、電流Ｉｂをパラメータとする一次元マップなどを用いて基本コイル温度変化量ΔＴｉ１ｂａｓｅを算出する。コイル温度変化量算出部１１１は、電流Ｉｂが大きいほど、コイルの発熱量が大きくなる点を考慮して、基本コイル温度変化量ΔＴｉ１ｂａｓｅを高い値とする。
【００３８】
そして、コイル温度変化量算出部１１１は、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとする二次元マップを用いて補正係数Ｋ１を算出する。コンバータ１０の昇圧比（＝コンバータ出力電圧ＶＨ／コンバータ入力電圧ＶＬ）が大きいほど、電流Ｉｂに重畳するリプル成分の大きさ（以下「リプル幅」という）が大きくなり、コイルの発熱量が大きくなる傾向にある。この点を考慮し、コイル温度変化量算出部１１１は、昇圧比（＝ＶＨ／ＶＬ）が大きいほど補正係数Ｋ１を大きい値とする。
【００３９】
さらに、コイル温度変化量算出部１１１は、キャリア周波数ｆをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ２を算出する。キャリア周波数ｆが小さいほど、上述のリプル幅は大きくなり、コイルの発熱量が大きくなる傾向にある。この点を考慮し、コイル温度変化量算出部１１１は、キャリア周波数ｆが小さいほど補正係数Ｋ２を大きい値とする。
【００４０】
さらに、コイル温度変化量算出部１１１は、冷却水温ＴＨｗをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ３を算出する。冷却水温ＴＨｗが高いほど、コイルの温度が上昇し易くなる傾向にある。この点を考慮し、コイル温度変化量算出部１１１は、冷却水温ＴＨｗが高いほど補正係数Ｋ３を大きい値とする。
【００４１】
そして、コイル温度変化量算出部１１１は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐを下記の式（１）で算出する。
【００４２】
ΔＴｉ１ｔｅｍｐ＝ΔＴｉ１ｂａｓｅ×Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３ …（１）
さらに、コイル温度変化量算出部１１１は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐに対してコイルの熱時定数τｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１として算出する。なお、「フィルタ処理」としては、たとえば、一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いることができる。たとえば、一次遅れ処理を施す場合、コイルの熱時定数τｉを各パラメータのサンプリング周期Ｔで割った値（＝τｉ／Ｔ）を「Ａ」、Ａ＋１を「Ｂ」とすると、コイル温度変化量算出部１１１は、次式（２）で最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１を算出することができる。
【００４３】
ΔＴｉ１ｎ＝（Ａ／Ｂ）×（ΔＴｉ１ｎ−１）＋（１／Ｂ）×ΔＴｉ１ｔｅｍｐ …（２）
なお、「ΔＴｉ１ｎ」は最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１の今回値、「ΔＴｉ１ｎ−１」は最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１の前回値である。
【００４４】
次に、コア温度変化量算出部１１２の機能について説明する。コア温度変化量算出部１１２は、コイル温度変化量算出部１１１と同じように、電流Ｉｂ、コンバータ入力電圧ＶＬ、コンバータ出力電圧ＶＨ、冷却水温ＴＨｗ、キャリア周波数ｆをパラメータとして、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐを求める。そして、コア温度変化量算出部１１２は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐにコアの熱時定数τｒに応じたフィルタ処理を施した値を最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１とする。
【００４５】
より具体的には、コア温度変化量算出部１１２は、まず、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとする二次元マップを用いて基本コア温度変化量ΔＴｒ１ｂａｓｅを算出する。
【００４６】
そして、コア温度変化量算出部１１２は、コイル温度変化量算出部１１１と同様に、電流Ｉｂをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ４を算出し、キャリア周波数ｆをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ５を算出し、冷却水温ＴＨｗをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ６を算出する。そして、コア温度変化量算出部１１２は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐを下記の式（３）で算出する。
【００４７】
ΔＴｒ１ｔｅｍｐ＝ΔＴｒ１ｂａｓｅ×Ｋ４×Ｋ５×Ｋ６ …（３）
さらに、コア温度変化量算出部１１２は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐに対してコアの熱時定数τｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１として算出する。上述のように、「フィルタ処理」としては、たとえば、一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いることができる。たとえば、一次遅れ処理を施す場合、コアの熱時定数τｒを各パラメータのサンプリング周期Ｔで割った値（＝τｒ／Ｔ）を「Ｃ」、Ｃ＋１を「Ｄ」とすると、コア温度変化量算出部１１２は、次式（４）で最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１を算出することができる。
【００４８】
ΔＴｒ１ｎ＝（Ｃ／Ｄ）×（ΔＴｒ１ｎ−１）＋（１／Ｄ）×ΔＴｒ１ｔｅｍｐ …（４）
なお、「ΔＴｒ１ｎ」は最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１の今回値、「ΔＴｒ１ｎ−１」は最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１の前回値である。
【００４９】
第２推定部１２０は、第１推定部１１０の推定結果を用いて、コイルとコアとの間の互いの熱干渉によるコア温度変化量ΔＴｒ２とおよびコイル温度変化量ΔＴｉ２とを別々に推定する。
【００５０】
より具体的には、第２推定部１２０は、コア温度変化量ΔＴｒ１がコイル温度変化量ΔＴｉ１よりも大きい場合、コア温度変化量ΔＴｒ２を略零とするともに、コイル温度変化量ΔＴｉ２を以下の手法で推定する。第２推定部１２０は、コア温度変化量ΔＴｒ１とコイル温度変化量ΔＴｉ１との差の絶対値（＝｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜）をパラメータとして一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐを推定する。第２推定部１２０は、｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜が大きいほど一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐを大きい値とする。そして、第２推定部１２０は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐにコイルの熱干渉時定数τｉｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。ここで、「コイルの熱干渉時定数τｒｉ」とは、コアからコイルへの熱伝達によるコイルの温度上昇変化率を示す指標である。なお、フィルタ処理としては、上述したように、たとえば一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いればよい。
【００５１】
一方、第２推定部１２０は、コイル温度変化量ΔＴｉ１がコア温度変化量ΔＴｒ１よりも大きい場合、コイル温度変化量ΔＴｉ２を略零とするともに、コア温度変化量ΔＴｒ２を以下の手法で推定する。第２推定部１２０は、｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜をパラメータとして一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐを推定する。第２推定部１２０は、｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜が大きいほど一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐを大きい値とする。そして、第２推定部１２０は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐにコアの熱干渉時定数τｒｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。ここで、「コアの熱干渉時定数τｒｉ」とは、コイルからの熱干渉によるコアの温度上昇変化率を示す指標である。なお、フィルタ処理としては、上述したように、たとえば一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いればよい。
【００５２】
第３推定部１３０は、第１推定部１１０および第２推定部１２０の推定結果を用いて、コイル温度Ｔｉおよびコア温度Ｔｒとを別々に推定する。
【００５３】
第３推定部１３０は、コイル温度Ｔｉを算出するコイル温度算出部１３１と、コア温度Ｔｒを算出するコア温度算出部１３２を含む。
【００５４】
コイル温度算出部１３１は、冷却水温ＴＨｗをコイルのベース温度として、このベース温度とコイル温度変化量ΔＴｉ１，ΔＴｉ２とを加味してコイル温度Ｔｉを算出する。すなわち、コイル温度算出部１３１は、コイル温度Ｔｉを次式（５）で算出する。
【００５５】
Ｔｉ＝ＴＨｗ＋ΔＴｉ１＋ΔＴｉ２ …（５）
なお、上述したように、コイル温度変化量ΔＴｉ１がコア温度変化量ΔＴｒ１よりも大きい場合は、コイル温度変化量ΔＴｉ２は略零である。
【００５６】
コア温度算出部１３２は、コイル温度算出部１３１と同様に、冷却水温ＴＨｗをコアのベース温度として、このベース温度とコア温度変化量ΔＴｒ１，ΔＴｒ２とを加味してコア温度Ｔｒを算出する。すなわち、コア温度算出部１３２は、コア温度Ｔｒを次式（６）で算出する。
【００５７】
Ｔｒ＝ＴＨｗ＋ΔＴｒ１＋ΔＴｒ２ …（６）
なお、上述したように、コア温度変化量ΔＴｒ１がコイル温度変化量ΔＴｉ１よりも大きい場合は、コア温度変化量ΔＴｒ２は略零である。
【００５８】
制限部１４０は、コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超える場合およびコア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超える場合の少なくともいずれかの場合、蓄電装置Ｂの充電および放電の少なくともいずれかを制限する。たとえば、制限部１４０は、蓄電装置Ｂの残存容量ＳＯＣが基準値（たとえば６０％）を超える場合には、蓄電装置Ｂの充電電力許容値Ｗｉｎを低下させ、そうでない場合には、蓄電装置Ｂの放電電力許容値Ｗｏｕｔを低下させる。
【００５９】
図６は、上述の第１推定部１１０、第２推定部１２０、第３推定部１３０の機能を実現するための制御装置１００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。
【００６０】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、制御装置１００は、電流Ｉｂをパラメータとして基本コイル温度変化量ΔＴｉ１ｂａｓｅを算出する。Ｓ１１にて、制御装置１００は、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとして補正係数Ｋ１を算出し、キャリア周波数ｆをパラメータとして補正係数Ｋ２を算出し、冷却水温ＴＨｗをパラメータとして補正係数Ｋ３を算出する。Ｓ１２にて、制御装置１００は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐを算出する（上述の式（１）参照）。Ｓ１３にて、制御装置１００は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐに対してコイルの熱時定数τｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１として算出する（上述の式（２）参照）。
【００６１】
さらに、Ｓ２０にて、制御装置１００は、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとして基本コア温度変化量ΔＴｒ１ｂａｓｅを算出する。Ｓ２１にて、制御装置１００は、電流Ｉｂをパラメータとして補正係数Ｋ４を算出し、キャリア周波数ｆをパラメータとして補正係数Ｋ５を算出し、冷却水温ＴＨｗをパラメータとして補正係数Ｋ６を算出する。Ｓ２２にて、制御装置１００は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐを算出する（上述の式（３）参照）。Ｓ２３にて、制御装置１００は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐに対してコアの熱時定数τｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１として算出する（上述の式（４）参照）。
【００６２】
Ｓ３０にて、制御装置１００は、コイル温度変化量ΔＴｉ１がコア温度変化量ΔＴｒ１よりも大きいか否かを判定する。
【００６３】
ΔＴｉ１＞ΔＴｒ１の場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、制御装置１００は、Ｓ３１にて｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜をパラメータとして一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐを算出し、Ｓ３２にて一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐにコアの熱干渉時定数τｒｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。そして、制御装置１００は、Ｓ３３にて、コイル温度ＴｉをＴＨｗ＋ΔＴｉ１として算出する（上述の式（５）においてΔＴｉ２＝０とする）とともに、Ｓ３４にて、コア温度ＴｒをＴＨｗ＋ΔＴｒ１＋ΔＴｒ２として算出する（上述の式（６）参照）。
【００６４】
一方、ΔＴｉ１＜ΔＴｒ１の場合（Ｓ３０にてＮＯ）、制御装置１００は、Ｓ３５にて｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜をパラメータとして一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐを算出し、Ｓ３６にて一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐにコイルの熱干渉時定数τｉｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。そして、制御装置１００は、Ｓ３７にて、コイル温度ＴｉをＴＨｗ＋ΔＴｉ１＋ΔＴｉ２として算出する（上述の式（５）参照）とともに、Ｓ３８にて、コア温度ＴｒをＴＨｗ＋ΔＴｒ１として算出する（上述の式（６）においてΔＴｒ２＝０とする）。
【００６５】
図７は、上述の制限部１４０の機能を実現するための制御装置１００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。
【００６６】
Ｓ４０にて、制御装置１００は、コア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超えるか否かを判定する。また、制御装置１００は、Ｓ４１にて、コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超えるか否かを判定する。
【００６７】
コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超える場合（Ｓ４０にてＹＥＳ）、および、コア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超える場合（Ｓ４１にてＹＥＳ）の少なくともいずれかの場合、制御装置１００は、Ｓ４２にて蓄電装置Ｂの充電および放電の少なくともいずれかを制限する。一方、コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超えておらず（Ｓ４０にてＮＯ）、かつ、コア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超えていない場合（Ｓ４１にてＮＯ）、制御装置１００は、蓄電装置Ｂの充放電を制限することなく処理を終了させる。
【００６８】
図８は、本実施の形態で推定したコア温度Ｔｒおよびコイル温度Ｔｉと、実コア温度および実コイル温度とを比較した図である。図８に示すように、本実施の形態で推定したコア温度Ｔｒおよびコイル温度Ｔｉは、蓄電装置Ｂの充放電を頻繁に繰り返した場合であっても、それぞれに対応する実温度にほぼ追従しており、高い推定精度が確保されていることがわかる。
【００６９】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置１００は、コアとコイルとの熱干渉、さらにはコアとコイルとの熱時定数の相違を考慮してコア温度とコイル温度とを別々に推定する。そのため、リアクトル温度の推定精度を飛躍的に向上させることができる。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１ モータ駆動制御システム、５ 負極線、６，７ 正極線、１０ コンバータ、１１，１４ 電流センサ、１２，１３，１７ 電圧センサ、１５ レゾルバ、１６ 温度センサ、２０ インバータ、３０ ケース、４０ 冷却器、１００ 制御装置、１１０ 第１推定部、１１１ コイル温度変化量算出部、１１２ コア温度変化量算出部、１２０ 第２推定部、１３０ 第３推定部、１３１ コイル温度算出部、１３２ コア温度算出部、１４０ 制限部、Ｂ 蓄電装置、Ｃ０，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｍ１ モータ、Ｑ１〜Ｑ８ スイッチング素子、ＳＭＲ システムメインリレー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアクトルの温度を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−３０３３２９号公報（特許文献１）には、バッテリから入力される電圧を昇圧して出力するコンバータに備えられるリアクトルの温度を、バッテリの充放電電流と、バッテリからコンバータに入力される電圧と、コンバータが出力する電圧と、コンバータを冷却する冷却水の温度とから、推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０３３２９号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ２００２／０６５６２２号公報
【特許文献３】特開２００８−９９５１８号公報
【特許文献４】特開２０００−３１２４８４号公報
【特許文献５】特開２００４−７７２４５号公報
【特許文献６】特開２００４−１３５４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、リアクトルはコアとコイルとで構成されるが、コアとコイルとはそれぞれ別のメカニズムで発熱しており、コアとコイルとの間には互いの熱干渉（熱伝達）がある。しかしながら、特許文献１の技術ではこのような熱干渉が考慮されていないため、リアクトルの温度推定精度が低いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度を、リアクトルを構成するコアとコイルとの熱干渉を踏まえて精度よく推定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る制御装置は、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度推定装置である。リアクトルは、コアと、コアの外周に巻き付けられたコイルとで構成される。温度推定装置は、少なくともリアクトルの電流を用いて、コアの発熱および放熱による第１のコア温度変化量とコイルの発熱および放熱による第１のコイル温度変化量とを別々に推定する第１推定部と、第１推定部の推定結果を用いて、コイルとコアとの間の互いの熱干渉による第２のコア温度変化量および第２のコイル温度変化量を推定する第２推定部と、第１推定部および第２推定部の推定結果を用いて、コア温度とコイル温度とを別々に推定する第３推定部とを備える。
【０００７】
好ましくは、第２推定部は、第１のコア温度変化量が第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、第２のコア温度変化量を略零とするともに、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から第２のコイル温度変化量を推定し、第１のコイル温度変化量が第１のコア温度変化量よりも大きい場合、第２のコイル温度変化量を略零とするともに、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から第２のコア温度変化量を推定する。
【０００８】
好ましくは、第２推定部は、第１のコア温度変化量が第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な第２のコイル温度変化量にコアからの熱伝達によるコイルの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第２のコイル温度変化量とする。第２推定部は、第１のコイル温度変化量が第１のコア温度変化量よりも大きい場合、第１のコア温度変化量と第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な第２のコア温度変化量にコイルからの熱伝達によるコアの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第２のコア温度変化量とする。
【０００９】
好ましくは、コアの熱時定数とコイルの熱時定数とは互いに異なる。コンバータは、キャリア信号を用いて生成された制御信号に応じて電圧変換を行なう。リアクトルは、リアクトルに隣接して配置された冷却器の内部を流れる冷媒によって冷却される。第１推定部は、リアクトルの電流、コンバータの入力電圧および出力電圧、冷媒の温度、キャリア信号の周波数から求めた一時的な第１のコア温度変化量にコアの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第１のコア温度変化量とする。第１推定部は、リアクトルの電流、コンバータの入力電圧および出力電圧、冷媒の温度、キャリア信号の周波数から求めた一時的な第１のコイル温度変化量にコイルの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な第１のコイル温度変化量とする。
【００１０】
好ましくは、第３推定部は、冷媒の温度に第１のコア温度変化量および第２のコア温度変化量を加えた値をコア温度とし、冷媒の温度に第１のコイル温度変化量および第２のコイル温度変化量を加えた値をコイル温度とする。
【００１１】
好ましくは、温度推定装置は、コア温度がコアの許容温度を超える場合およびコイル温度がコイルの許容温度を超える場合の少なくともいずれかの場合、蓄電装置の充放電を制限する制限部をさらに備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度を、リアクトルを構成するコアとコイルとの熱干渉を踏まえて精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】モータ駆動制御システムの全体構成図である。
【図２】リアクトルの断面を模式的に示す図である。
【図３】図２におけるリアクトルのＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】実コア温度と実コイル温度の変化の様子を模式的に示す図である。
【図５】制御装置の機能ブロック図である。
【図６】制御装置の処理手順を示すフローチャート（その１）である。
【図７】制御装置の処理手順を示すフローチャート（その２）である。
【図８】制御装置が推定したコア温度Ｔｒおよびコイル温度Ｔｉと、実コア温度および実コイル温度とを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に従うリアクトルの温度推定装置が適用されるモータ駆動制御システム１の全体構成図である。このモータ駆動制御システム１は、蓄電装置Ｂと、システムメインリレーＳＭＲと、平滑コンデンサＣ０，Ｃ１と、コンバータ１０と、インバータ２０と、モータＭ１と、制御装置１００とを備える。
【００１６】
モータＭ１は、電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車等の電気エネルギによって車両駆動力を発生する自動車をいうものとする）の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための交流電動機である。代表的には、モータＭ１は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の３つのコイルを備えた永久磁石型同期電動機である。モータＭ１は、発電機の機能を持つように構成されてもよい。
【００１７】
蓄電装置Ｂは、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により構成される。
【００１８】
システムメインリレーＳＭＲは、制御装置１００からの制御信号により制御され、蓄電装置Ｂとコンバータ１０との間の接続および非接続を切り替える。
【００１９】
コンバータ１０は、正極線６および負極線５を介して蓄電装置Ｂに接続される。コンバータ１０は、リアクトルＬと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、正極線７および負極線５の間に直列に接続される。リアクトルＬは、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと正極線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、正極線７および負極線５の間に接続される。平滑コンデンサＣ１は、正極線６および負極線５の間に接続される。
【００２０】
コンバータ１０の電圧変換（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ）は、パルス幅変調パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、以下「ＰＷＭ」ともいう）制御によって制御装置１００で生成されたＰＷＭ制御信号によって制御される。このＰＷＭ制御信号は、搬送波信号（キャリア信号）と電圧指令との電圧比較に基づいてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が相補的かつ交互にオンオフするように生成される。コンバータ１０は、昇圧動作時には、平滑コンデンサＣ１の両端電圧を昇圧して平滑コンデンサＣ０へ出力する。また、コンバータ１０は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０の両端電圧を降圧して平滑コンデンサＣ１へ出力する。以下の説明では、説明の便宜上、平滑コンデンサＣ１の両端電圧（蓄電装置Ｂからコンバータ１０に入力される電圧）を「コンバータ入力電圧ＶＬ」、平滑コンデンサＣ０の両端電圧（コンバータ１０からインバータ２０に出力される電圧）を「コンバータ出力電圧ＶＨ」ともいう。
【００２１】
インバータ２０は、正極線７および負極線５の間に並列に設けられる、Ｕ相上下アームと、Ｖ相上下アームと、Ｗ相上下アームとから成る。各相上下アームは、正極線７および負極線５の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相上下アームは、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ逆並列に接続されている。各相上下アームのスイッチング素子の中間点には、モータＭ１の各相コイルの他端が接続される。
【００２２】
インバータ２０の電力変換（スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のオンオフ）も、上述したＰＷＭ制御によって制御装置１００で生成されたＰＷＭ制御信号によって制御される。インバータ２０は、コンバータ１０からの直流電圧を交流電圧に変換してモータＭ１に供給する。また、インバータ２０は、モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１０へ供給することも可能である。
【００２３】
さらに、モータ駆動制御システム１は、電圧センサ１２，１３，１７、電流センサ１１，１４、レゾルバ１５、温度センサ１６を備える。電圧センサ１２は、コンバータ入力電圧ＶＬを検出する。電圧センサ１３は、コンバータ出力電圧ＶＨを検出する。電圧センサ１７は、蓄電装置Ｂの両端電圧Ｖｂを検出する。電流センサ１１は、蓄電装置Ｂを流れる電流Ｉｂを検出する。なお、本実施の形態では、この電流Ｉｂをリアクトル電流（リアクトルＬを流れる電流）として扱ってリアクトル温度を推定するが、リアクトル電流を直接検出する電流センサが設けられる場合には、その電流センサの検出結果を用いればよい。電流センサ１４は、モータＭ１に流れる電流を検出する。なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ１４は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。レゾルバ１５は、モータＭ１のロータ回転角θを検出する。温度センサ１６は、コンバータ１０の冷却器４０（後述の図３参照）を流れる冷却水温ＴＨｗを検出する。これらの各センサは、検出結果を制御装置１００に出力する。
【００２４】
制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成され、当該メモリに記憶された情報およびプログラムに基づいて所定の演算処理を実行することによって、モータ駆動制御システム１の動作を制御する。本実施の形態においては、この制御装置１００がリアクトルＬの温度推定装置として機能する。
【００２５】
図２は、リアクトルＬの断面を模式的に示す図である。図３は、図２におけるリアクトルＬのＡ−Ａ断面を示す図である。図２、図３を参照して、リアクトルＬの構造について詳細に説明する。
【００２６】
リアクトルＬは、環状のコアと、コアの外周に巻き付けられたコイルとで構成される。コアは鉄を主材料とする。コイルは銅を主材料とする。なお、このコイルに流れる電流が、リアクトル電流であり、電流Ｉｂとほぼ同じ値となる。
【００２７】
リアクトルＬは、ケース３０の内部に樹脂性のポティング材によって固定される。ケース３０の底面には冷却器４０が接触するように配置される。この冷却器４０を流れる冷却水によってリアクトルＬは冷却される。
【００２８】
図４は、リアクトルＬの実コア温度と実コイル温度の変化の様子を模式的に示す図である。なお、図４においては、実コイル温度を二点鎖線で示し、実コア温度を一点鎖線で示す。参考として、従来手法で算出されたリアクトル推定温度を実線で示す。
【００２９】
時刻ｔ１に達するまでリアクトルＬの通電を行なうと、実コア温度および実コイル温度はともに徐々に増加していく。そして、時刻ｔ１でリアクトルＬの通電を停止すると、実コア温度および実コイル温度はともに徐々に減少していく。ところが、コアとコイルとは別のメカニズムで発熱している。すなわち、コイルは蓄電装置Ｂからの電流が自己に直接流れることによって発熱するのに対し、コアはコイルの電磁誘導作用によって自己に誘電電流が流れることによって発熱する。さらに、主材料の違いや冷却器４０との位置関係の違いなどによってコアの熱時定数τｒとコイルの熱時定数τｉとは互いに異なる。これらの理由により、図４に示すように、実コア温度および実コイル温度は互いに異なる変化率で変化する。なお、「熱時定数」とは、温度の変化率を示す指標であり、通常は、ある温度から目標温度（より詳しくは目標温度の６３．２パーセント）にまで変化するのに要する時間を意味する。本実施の形態においては、コアは鉄を主材料としているのに対しコイルは鉄よりも比熱の小さい銅を主材料としており、さらにコイルがコアの外周側に配置され冷却器４０により近いため、コイルの熱時定数τｉ（たとえば４００ｓｅｃ程度）はコアの熱時定数τｒ（たとえば１０００ｓｅｃ程度）よりも短い。そのため、実コイル温度は、実コア温度よりも急激に増減する。そのため、特に、時刻ｔ１での通電停止後においては、コイル単独であれば実コイル温度は実コア温度よりも急激に低下するが、実際にはコアからコイルへの熱干渉（熱伝達）が生じるため実コイル温度は緩やかに低下する。
【００３０】
従来の手法で算出されたリアクトル推定温度は、実コイル温度に合わせてリアクトル推定温度を算出していたが、コイルとコアとの熱干渉については考慮されていなかった。そのため、図４に示すように、時刻ｔ１の通電停止後（実コア温度が実コイル温度よりも高くなる状態）においては、実コア温度や実コイル温度に対してリアクトル推定温度が乖離してしまうという問題があった。
【００３１】
このような問題を解決すべく、本実施の形態においては、コアとコイルとの熱干渉を考慮してコア温度とコイル温度とを別々に推定することで、リアクトルの温度推定精度を飛躍的に向上させる。この点が本実施の形態の最も特徴的な点である。
【００３２】
図５は、制御装置１００の機能ブロック図である。図５に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【００３３】
制御装置１００は、第１推定部１１０と、第２推定部１２０と、第３推定部１３０と、制限部１４０とを含む。
【００３４】
第１推定部１１０は、コイル自身の発熱および放熱によるコイル温度変化量ΔＴｉ１とコア自身の発熱および放熱によるコア温度変化量ΔＴｒ１とを別々に推定する。なお、本実施の形態において、「温度変化量」は、温度が上昇する場合にプラスの値となり、温度が低下する場合にマイナスの値となるものとする。
【００３５】
第１推定部１１０は、コイル温度変化量ΔＴｉ１を算出するコイル温度変化量算出部１１１と、コア温度変化量ΔＴｒ１を算出するコア温度変化量算出部１１２とを含む。
【００３６】
まず、コイル温度変化量算出部１１１の機能について説明する。コイル温度変化量算出部１１１は、電流Ｉｂ（リアクトルの電流）、コンバータ入力電圧ＶＬ、コンバータ出力電圧ＶＨ、冷却水温ＴＨｗ、コンバータ１０のＰＷＭ制御に用いられるキャリア信号の周波数（以下「キャリア周波数ｆ」という）をパラメータとして、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐを求める。そして、コイル温度変化量算出部１１１は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐにコイルの熱時定数τｉに応じたフィルタ処理を施した値を最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１とする。
【００３７】
より具体的には、コイル温度変化量算出部１１１は、まず、電流Ｉｂをパラメータとする一次元マップなどを用いて基本コイル温度変化量ΔＴｉ１ｂａｓｅを算出する。コイル温度変化量算出部１１１は、電流Ｉｂが大きいほど、コイルの発熱量が大きくなる点を考慮して、基本コイル温度変化量ΔＴｉ１ｂａｓｅを高い値とする。
【００３８】
そして、コイル温度変化量算出部１１１は、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとする二次元マップを用いて補正係数Ｋ１を算出する。コンバータ１０の昇圧比（＝コンバータ出力電圧ＶＨ／コンバータ入力電圧ＶＬ）が大きいほど、電流Ｉｂに重畳するリプル成分の大きさ（以下「リプル幅」という）が大きくなり、コイルの発熱量が大きくなる傾向にある。この点を考慮し、コイル温度変化量算出部１１１は、昇圧比（＝ＶＨ／ＶＬ）が大きいほど補正係数Ｋ１を大きい値とする。
【００３９】
さらに、コイル温度変化量算出部１１１は、キャリア周波数ｆをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ２を算出する。キャリア周波数ｆが小さいほど、上述のリプル幅は大きくなり、コイルの発熱量が大きくなる傾向にある。この点を考慮し、コイル温度変化量算出部１１１は、キャリア周波数ｆが小さいほど補正係数Ｋ２を大きい値とする。
【００４０】
さらに、コイル温度変化量算出部１１１は、冷却水温ＴＨｗをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ３を算出する。冷却水温ＴＨｗが高いほど、コイルの温度が上昇し易くなる傾向にある。この点を考慮し、コイル温度変化量算出部１１１は、冷却水温ＴＨｗが高いほど補正係数Ｋ３を大きい値とする。
【００４１】
そして、コイル温度変化量算出部１１１は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐを下記の式（１）で算出する。
【００４２】
ΔＴｉ１ｔｅｍｐ＝ΔＴｉ１ｂａｓｅ×Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３ …（１）
さらに、コイル温度変化量算出部１１１は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐに対してコイルの熱時定数τｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１として算出する。なお、「フィルタ処理」としては、たとえば、一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いることができる。たとえば、一次遅れ処理を施す場合、コイルの熱時定数τｉを各パラメータのサンプリング周期Ｔで割った値（＝τｉ／Ｔ）を「Ａ」、Ａ＋１を「Ｂ」とすると、コイル温度変化量算出部１１１は、次式（２）で最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１を算出することができる。
【００４３】
ΔＴｉ１ｎ＝（Ａ／Ｂ）×（ΔＴｉ１ｎ−１）＋（１／Ｂ）×ΔＴｉ１ｔｅｍｐ …（２）
なお、「ΔＴｉ１ｎ」は最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１の今回値、「ΔＴｉ１ｎ−１」は最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１の前回値である。
【００４４】
次に、コア温度変化量算出部１１２の機能について説明する。コア温度変化量算出部１１２は、コイル温度変化量算出部１１１と同じように、電流Ｉｂ、コンバータ入力電圧ＶＬ、コンバータ出力電圧ＶＨ、冷却水温ＴＨｗ、キャリア周波数ｆをパラメータとして、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐを求める。そして、コア温度変化量算出部１１２は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐにコアの熱時定数τｒに応じたフィルタ処理を施した値を最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１とする。
【００４５】
より具体的には、コア温度変化量算出部１１２は、まず、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとする二次元マップを用いて基本コア温度変化量ΔＴｒ１ｂａｓｅを算出する。
【００４６】
そして、コア温度変化量算出部１１２は、コイル温度変化量算出部１１１と同様に、電流Ｉｂをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ４を算出し、キャリア周波数ｆをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ５を算出し、冷却水温ＴＨｗをパラメータとする一次元マップを用いて補正係数Ｋ６を算出する。そして、コア温度変化量算出部１１２は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐを下記の式（３）で算出する。
【００４７】
ΔＴｒ１ｔｅｍｐ＝ΔＴｒ１ｂａｓｅ×Ｋ４×Ｋ５×Ｋ６ …（３）
さらに、コア温度変化量算出部１１２は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐに対してコアの熱時定数τｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１として算出する。上述のように、「フィルタ処理」としては、たとえば、一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いることができる。たとえば、一次遅れ処理を施す場合、コアの熱時定数τｒを各パラメータのサンプリング周期Ｔで割った値（＝τｒ／Ｔ）を「Ｃ」、Ｃ＋１を「Ｄ」とすると、コア温度変化量算出部１１２は、次式（４）で最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１を算出することができる。
【００４８】
ΔＴｒ１ｎ＝（Ｃ／Ｄ）×（ΔＴｒ１ｎ−１）＋（１／Ｄ）×ΔＴｒ１ｔｅｍｐ …（４）
なお、「ΔＴｒ１ｎ」は最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１の今回値、「ΔＴｒ１ｎ−１」は最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１の前回値である。
【００４９】
第２推定部１２０は、第１推定部１１０の推定結果を用いて、コイルとコアとの間の互いの熱干渉によるコア温度変化量ΔＴｒ２とおよびコイル温度変化量ΔＴｉ２とを別々に推定する。
【００５０】
より具体的には、第２推定部１２０は、コア温度変化量ΔＴｒ１がコイル温度変化量ΔＴｉ１よりも大きい場合、コア温度変化量ΔＴｒ２を略零とするともに、コイル温度変化量ΔＴｉ２を以下の手法で推定する。第２推定部１２０は、コア温度変化量ΔＴｒ１とコイル温度変化量ΔＴｉ１との差の絶対値（＝｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜）をパラメータとして一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐを推定する。第２推定部１２０は、｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜が大きいほど一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐを大きい値とする。そして、第２推定部１２０は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐにコイルの熱干渉時定数τｉｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。ここで、「コイルの熱干渉時定数τｒｉ」とは、コアからコイルへの熱伝達によるコイルの温度上昇変化率を示す指標である。なお、フィルタ処理としては、上述したように、たとえば一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いればよい。
【００５１】
一方、第２推定部１２０は、コイル温度変化量ΔＴｉ１がコア温度変化量ΔＴｒ１よりも大きい場合、コイル温度変化量ΔＴｉ２を略零とするともに、コア温度変化量ΔＴｒ２を以下の手法で推定する。第２推定部１２０は、｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜をパラメータとして一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐを推定する。第２推定部１２０は、｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜が大きいほど一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐを大きい値とする。そして、第２推定部１２０は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐにコアの熱干渉時定数τｒｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。ここで、「コアの熱干渉時定数τｒｉ」とは、コイルからの熱干渉によるコアの温度上昇変化率を示す指標である。なお、フィルタ処理としては、上述したように、たとえば一次遅れ処理、二次遅れ処理、移動平均処理などを用いればよい。
【００５２】
第３推定部１３０は、第１推定部１１０および第２推定部１２０の推定結果を用いて、コイル温度Ｔｉおよびコア温度Ｔｒとを別々に推定する。
【００５３】
第３推定部１３０は、コイル温度Ｔｉを算出するコイル温度算出部１３１と、コア温度Ｔｒを算出するコア温度算出部１３２を含む。
【００５４】
コイル温度算出部１３１は、冷却水温ＴＨｗをコイルのベース温度として、このベース温度とコイル温度変化量ΔＴｉ１，ΔＴｉ２とを加味してコイル温度Ｔｉを算出する。すなわち、コイル温度算出部１３１は、コイル温度Ｔｉを次式（５）で算出する。
【００５５】
Ｔｉ＝ＴＨｗ＋ΔＴｉ１＋ΔＴｉ２ …（５）
なお、上述したように、コイル温度変化量ΔＴｉ１がコア温度変化量ΔＴｒ１よりも大きい場合は、コイル温度変化量ΔＴｉ２は略零である。
【００５６】
コア温度算出部１３２は、コイル温度算出部１３１と同様に、冷却水温ＴＨｗをコアのベース温度として、このベース温度とコア温度変化量ΔＴｒ１，ΔＴｒ２とを加味してコア温度Ｔｒを算出する。すなわち、コア温度算出部１３２は、コア温度Ｔｒを次式（６）で算出する。
【００５７】
Ｔｒ＝ＴＨｗ＋ΔＴｒ１＋ΔＴｒ２ …（６）
なお、上述したように、コア温度変化量ΔＴｒ１がコイル温度変化量ΔＴｉ１よりも大きい場合は、コア温度変化量ΔＴｒ２は略零である。
【００５８】
制限部１４０は、コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超える場合およびコア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超える場合の少なくともいずれかの場合、蓄電装置Ｂの充電および放電の少なくともいずれかを制限する。たとえば、制限部１４０は、蓄電装置Ｂの残存容量ＳＯＣが基準値（たとえば６０％）を超える場合には、蓄電装置Ｂの充電電力許容値Ｗｉｎを低下させ、そうでない場合には、蓄電装置Ｂの放電電力許容値Ｗｏｕｔを低下させる。
【００５９】
図６は、上述の第１推定部１１０、第２推定部１２０、第３推定部１３０の機能を実現するための制御装置１００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。
【００６０】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、制御装置１００は、電流Ｉｂをパラメータとして基本コイル温度変化量ΔＴｉ１ｂａｓｅを算出する。Ｓ１１にて、制御装置１００は、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとして補正係数Ｋ１を算出し、キャリア周波数ｆをパラメータとして補正係数Ｋ２を算出し、冷却水温ＴＨｗをパラメータとして補正係数Ｋ３を算出する。Ｓ１２にて、制御装置１００は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐを算出する（上述の式（１）参照）。Ｓ１３にて、制御装置１００は、一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ１ｔｅｍｐに対してコイルの熱時定数τｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ１として算出する（上述の式（２）参照）。
【００６１】
さらに、Ｓ２０にて、制御装置１００は、コンバータ入力電圧ＶＬおよびコンバータ出力電圧ＶＨをパラメータとして基本コア温度変化量ΔＴｒ１ｂａｓｅを算出する。Ｓ２１にて、制御装置１００は、電流Ｉｂをパラメータとして補正係数Ｋ４を算出し、キャリア周波数ｆをパラメータとして補正係数Ｋ５を算出し、冷却水温ＴＨｗをパラメータとして補正係数Ｋ６を算出する。Ｓ２２にて、制御装置１００は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐを算出する（上述の式（３）参照）。Ｓ２３にて、制御装置１００は、一時的なコア温度変化量ΔＴｒ１ｔｅｍｐに対してコアの熱時定数τｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコア温度変化量ΔＴｒ１として算出する（上述の式（４）参照）。
【００６２】
Ｓ３０にて、制御装置１００は、コイル温度変化量ΔＴｉ１がコア温度変化量ΔＴｒ１よりも大きいか否かを判定する。
【００６３】
ΔＴｉ１＞ΔＴｒ１の場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、制御装置１００は、Ｓ３１にて｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜をパラメータとして一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐを算出し、Ｓ３２にて一時的なコア温度変化量ΔＴｒ２ｔｅｍｐにコアの熱干渉時定数τｒｉに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。そして、制御装置１００は、Ｓ３３にて、コイル温度ＴｉをＴＨｗ＋ΔＴｉ１として算出する（上述の式（５）においてΔＴｉ２＝０とする）とともに、Ｓ３４にて、コア温度ＴｒをＴＨｗ＋ΔＴｒ１＋ΔＴｒ２として算出する（上述の式（６）参照）。
【００６４】
一方、ΔＴｉ１＜ΔＴｒ１の場合（Ｓ３０にてＮＯ）、制御装置１００は、Ｓ３５にて｜ΔＴｒ１−ΔＴｉ１｜をパラメータとして一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐを算出し、Ｓ３６にて一時的なコイル温度変化量ΔＴｉ２ｔｅｍｐにコイルの熱干渉時定数τｉｒに応じたフィルタ処理を施した値を、最終的なコイル温度変化量ΔＴｉ２とする。そして、制御装置１００は、Ｓ３７にて、コイル温度ＴｉをＴＨｗ＋ΔＴｉ１＋ΔＴｉ２として算出する（上述の式（５）参照）とともに、Ｓ３８にて、コア温度ＴｒをＴＨｗ＋ΔＴｒ１として算出する（上述の式（６）においてΔＴｒ２＝０とする）。
【００６５】
図７は、上述の制限部１４０の機能を実現するための制御装置１００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。
【００６６】
Ｓ４０にて、制御装置１００は、コア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超えるか否かを判定する。また、制御装置１００は、Ｓ４１にて、コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超えるか否かを判定する。
【００６７】
コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超える場合（Ｓ４０にてＹＥＳ）、および、コア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超える場合（Ｓ４１にてＹＥＳ）の少なくともいずれかの場合、制御装置１００は、Ｓ４２にて蓄電装置Ｂの充電および放電の少なくともいずれかを制限する。一方、コイル温度Ｔｉがコイル許容温度Ｔｉｌｉｍｉｔを超えておらず（Ｓ４０にてＮＯ）、かつ、コア温度Ｔｒがコア許容温度Ｔｒｌｉｍｉｔを超えていない場合（Ｓ４１にてＮＯ）、制御装置１００は、蓄電装置Ｂの充放電を制限することなく処理を終了させる。
【００６８】
図８は、本実施の形態で推定したコア温度Ｔｒおよびコイル温度Ｔｉと、実コア温度および実コイル温度とを比較した図である。図８に示すように、本実施の形態で推定したコア温度Ｔｒおよびコイル温度Ｔｉは、蓄電装置Ｂの充放電を頻繁に繰り返した場合であっても、それぞれに対応する実温度にほぼ追従しており、高い推定精度が確保されていることがわかる。
【００６９】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置１００は、コアとコイルとの熱干渉、さらにはコアとコイルとの熱時定数の相違を考慮してコア温度とコイル温度とを別々に推定する。そのため、リアクトル温度の推定精度を飛躍的に向上させることができる。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１ モータ駆動制御システム、５ 負極線、６，７ 正極線、１０ コンバータ、１１，１４ 電流センサ、１２，１３，１７ 電圧センサ、１５ レゾルバ、１６ 温度センサ、２０ インバータ、３０ ケース、４０ 冷却器、１００ 制御装置、１１０ 第１推定部、１１１ コイル温度変化量算出部、１１２ コア温度変化量算出部、１２０ 第２推定部、１３０ 第３推定部、１３１ コイル温度算出部、１３２ コア温度算出部、１４０ 制限部、Ｂ 蓄電装置、Ｃ０，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｍ１ モータ、Ｑ１〜Ｑ８ スイッチング素子、ＳＭＲ システムメインリレー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度推定装置であって、前記リアクトルは、コアと、前記コアの外周に巻き付けられたコイルとで構成され、
前記温度推定装置は、
少なくとも前記リアクトルの電流を用いて、前記コアの発熱および放熱による第１のコア温度変化量と前記コイルの発熱および放熱による第１のコイル温度変化量とを別々に推定する第１推定部と、
前記第１推定部の推定結果を用いて、前記コイルと前記コアとの間の互いの熱干渉による第２のコア温度変化量および第２のコイル温度変化量を推定する第２推定部と、
前記第１推定部および前記第２推定部の推定結果を用いて、コア温度とコイル温度とを別々に推定する第３推定部とを備える、リアクトルの温度推定装置。
【請求項２】
前記第２推定部は、
前記第１のコア温度変化量が前記第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、前記第２のコア温度変化量を略零とするともに、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から前記第２のコイル温度変化量を推定し、
前記第１のコイル温度変化量が前記第１のコア温度変化量よりも大きい場合、前記第２のコイル温度変化量を略零とするともに、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から前記第２のコア温度変化量を推定する、請求項１に記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項３】
前記第２推定部は、
前記第１のコア温度変化量が前記第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な前記第２のコイル温度変化量に前記コアからの熱伝達による前記コイルの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第２のコイル温度変化量とし、
前記第１のコイル温度変化量が前記第１のコア温度変化量よりも大きい場合、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な前記第２のコア温度変化量に前記コイルからの熱伝達による前記コアの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第２のコア温度変化量とする、請求項２に記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項４】
前記コアの熱時定数と前記コイルの熱時定数とは互いに異なり、
前記コンバータは、キャリア信号を用いて生成された制御信号に応じて前記電圧変換を行ない、
前記リアクトルは、前記リアクトルに隣接して配置された冷却器の内部を流れる冷媒によって冷却され、
前記第１推定部は、
前記リアクトルの電流、前記コンバータの入力電圧および出力電圧、前記冷媒の温度、前記キャリア信号の周波数から求めた一時的な前記第１のコア温度変化量に前記コアの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第１のコア温度変化量とし、
前記リアクトルの電流、前記コンバータの入力電圧および出力電圧、前記冷媒の温度、前記キャリア信号の周波数から求めた一時的な前記第１のコイル温度変化量に前記コイルの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第１のコイル温度変化量とする、請求項１〜３のいずれかに記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項５】
前記第３推定部は、
前記冷媒の温度に前記第１のコア温度変化量および前記第２のコア温度変化量を加えた値を前記コア温度とし、
前記冷媒の温度に前記第１のコイル温度変化量および前記第２のコイル温度変化量を加えた値を前記コイル温度とする、請求項４に記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項６】
前記温度推定装置は、前記コア温度が前記コアの許容温度を超える場合および前記コイル温度が前記コイルの許容温度を超える場合の少なくともいずれかの場合、前記蓄電装置の充放電を制限する制限部をさらに備える、請求項１に記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項１】
蓄電装置から入力される電圧を変換して出力するコンバータに含まれるリアクトルの温度推定装置であって、前記リアクトルは、コアと、前記コアの外周に巻き付けられたコイルとで構成され、
前記温度推定装置は、
少なくとも前記リアクトルの電流を用いて、前記コアの発熱および放熱による第１のコア温度変化量と前記コイルの発熱および放熱による第１のコイル温度変化量とを別々に推定する第１推定部と、
前記第１推定部の推定結果を用いて、前記コイルと前記コアとの間の互いの熱干渉による第２のコア温度変化量および第２のコイル温度変化量を推定する第２推定部と、
前記第１推定部および前記第２推定部の推定結果を用いて、コア温度とコイル温度とを別々に推定する第３推定部とを備える、リアクトルの温度推定装置。
【請求項２】
前記第２推定部は、
前記第１のコア温度変化量が前記第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、前記第２のコア温度変化量を略零とするともに、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から前記第２のコイル温度変化量を推定し、
前記第１のコイル温度変化量が前記第１のコア温度変化量よりも大きい場合、前記第２のコイル温度変化量を略零とするともに、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から前記第２のコア温度変化量を推定する、請求項１に記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項３】
前記第２推定部は、
前記第１のコア温度変化量が前記第１のコイル温度変化量よりも大きい場合、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な前記第２のコイル温度変化量に前記コアからの熱伝達による前記コイルの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第２のコイル温度変化量とし、
前記第１のコイル温度変化量が前記第１のコア温度変化量よりも大きい場合、前記第１のコア温度変化量と前記第１のコイル温度変化量との差から求めた一時的な前記第２のコア温度変化量に前記コイルからの熱伝達による前記コアの熱干渉時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第２のコア温度変化量とする、請求項２に記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項４】
前記コアの熱時定数と前記コイルの熱時定数とは互いに異なり、
前記コンバータは、キャリア信号を用いて生成された制御信号に応じて前記電圧変換を行ない、
前記リアクトルは、前記リアクトルに隣接して配置された冷却器の内部を流れる冷媒によって冷却され、
前記第１推定部は、
前記リアクトルの電流、前記コンバータの入力電圧および出力電圧、前記冷媒の温度、前記キャリア信号の周波数から求めた一時的な前記第１のコア温度変化量に前記コアの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第１のコア温度変化量とし、
前記リアクトルの電流、前記コンバータの入力電圧および出力電圧、前記冷媒の温度、前記キャリア信号の周波数から求めた一時的な前記第１のコイル温度変化量に前記コイルの熱時定数に応じたフィルタ処理を施した値を、最終的な前記第１のコイル温度変化量とする、請求項１〜３のいずれかに記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項５】
前記第３推定部は、
前記冷媒の温度に前記第１のコア温度変化量および前記第２のコア温度変化量を加えた値を前記コア温度とし、
前記冷媒の温度に前記第１のコイル温度変化量および前記第２のコイル温度変化量を加えた値を前記コイル温度とする、請求項４に記載のリアクトルの温度推定装置。
【請求項６】
前記温度推定装置は、前記コア温度が前記コアの許容温度を超える場合および前記コイル温度が前記コイルの許容温度を超える場合の少なくともいずれかの場合、前記蓄電装置の充放電を制限する制限部をさらに備える、請求項１に記載のリアクトルの温度推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４８５０６（Ｐ２０１３−４８５０６Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５６００（Ｐ２０１１−１８５６００）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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