JP7754036B2 - Predictive detection device for electric vehicles - Google Patents
Predictive detection device for electric vehiclesInfo
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Description
この発明は、電気自動車(BEV)やハイブリッド車(HEV)などの電動車両における発電機能のある電動機の異常や劣化などの何らかの不都合の予兆を検知する装置に関するものである。 This invention relates to a device for detecting signs of some kind of problem, such as an abnormality or deterioration, in an electric motor with a power generating function in an electrically powered vehicle such as an electric vehicle (BEV) or a hybrid electric vehicle (HEV).
電動車両における回転電機のロータの疲労度合いを検出もしくは判定して報知するように構成された装置が、特許文献1に記載されている。その特許文献1に記載された装置は、ロータの回転数と回転電機の温度とを検出するとともに、回転電機の所定の温度の下での運転時間を計測し、その運転時間に基づくロータの疲労度合いもしくはこれに関連するパラメータを算出し、その疲労度合いもしくはパラメータが所定のしきい値を超えた場合に、回転数の制限を行いあるいは運転者などへの報知を行うように構成されている。 Patent Document 1 describes a device configured to detect or determine the degree of fatigue of the rotor of a rotating electric motor in an electric vehicle and provide an alert. The device described in Patent Document 1 detects the rotor's rotation speed and the temperature of the rotating electric motor, measures the operating time of the rotating electric motor at a specified temperature, calculates the rotor's degree of fatigue or a parameter related to this based on that operating time, and if the degree of fatigue or parameter exceeds a specified threshold, limits the rotation speed or provides an alert to the driver or other person.
発電機やモータ・ジェネレータ(以下、まとめて電動機と記す)あるいはそれらのロータの疲労や劣化は、電動機を運転することにより進行し、また電動機の温度が高いほど疲労や劣化が進行する。特許文献1に記載された装置は、回転電機の運転時間に基づいて疲労の度合いを検出もしくは判定しているので、疲労や劣化の進行に即した検知あるいは判定を行うことができる。一方、電動機の温度は主として、銅損や鉄損などが要因となる発熱で上昇するが、鉄損は、電線を巻き付けているコアの構成によって影響を受け、トルクなどの仕様が同一であっても個体差があり、発熱し易い個体とそのような個体よりも発熱しにくい個体とが存在する。したがって、電動機の冷却を一律もしくは画一的に行ったのでは、発熱しやすい電動機の温度が運転時間に応じて高くなって、その疲労もしくは劣化が進行してしまう。 Fatigue and deterioration of generators, motor-generators (hereinafter collectively referred to as electric motors), or their rotors progress as the motor operates, with the higher the motor's temperature, the greater the degree of fatigue and deterioration. The device described in Patent Document 1 detects or determines the degree of fatigue based on the operating time of the rotating electric motor, allowing for detection or determination based on the progression of fatigue and deterioration. Meanwhile, the temperature of an electric motor rises primarily due to heat generation caused by factors such as copper loss and iron loss. Iron loss is affected by the configuration of the core around which the electric wire is wound, and even with the same specifications such as torque, there are individual differences, with some motors being more susceptible to heat generation and others being less susceptible to heat generation. Therefore, if electric motors are cooled uniformly or in a uniform manner, the temperature of electric motors that are more susceptible to heat generation will rise with operating time, accelerating their fatigue and deterioration.
特許文献1に記載された装置では、回転電機の運転時間に基づいて疲労度合いを検出もしくは判定しているが、上述した個体差がある電動機においては、運転時間と疲労もしくは劣化の程度との関係が一定ではないので、既に大きく疲労し、もしくはその可能性のある電動機について、運転時間が未だ短いことにより疲労度合いが低いと判定してしまう可能性がある。また、反対に、損失が小さいことにより発熱し難い電動機について、未だ大きくは疲労もしくは劣化していないにも拘わらず、運転時間が長いことをもって疲労度合いが大きいと判定してしまう可能性がある。すなわち、従来では、個体差をも考慮した疲労もしくは劣化の検知あるいは判定が行われておらず、電動機の疲労もしくは劣化の程度あるいは耐久性の判定の精度を向上させる点で未だ改善の余地があった。 The device described in Patent Document 1 detects or determines the degree of fatigue based on the operating time of the rotating electric machine. However, since the relationship between operating time and the degree of fatigue or deterioration is not constant in electric motors with the individual differences described above, there is a possibility that an electric motor that is already significantly fatigued or has the potential to become significantly fatigued may be determined to have a low degree of fatigue because the operating time is still short. Conversely, an electric motor that does not generate heat easily due to low losses may be determined to have a high degree of fatigue because the operating time is long, even though it has not yet become significantly fatigued or deteriorated. In other words, conventional methods have not taken individual differences into consideration when detecting or determining fatigue or deterioration, and there is still room for improvement in terms of improving the accuracy of determining the degree of fatigue or deterioration or durability of electric motors.
この発明は上述した技術的課題に着目してなされたものであって、電動車両の発電機やモータ・ジェネレータなどの電動機の劣化もしくは耐久性の低下の予兆を的確に検知することのできる装置を提供することを目的とするものである。 This invention was made in response to the technical issues described above, and aims to provide a device that can accurately detect signs of deterioration or reduced durability in electric motors such as generators and motor-generators in electric vehicles.
上記の目的を達成するために、この発明は、電磁鋼板を積層したコアに巻き線を保持させたコイルを有する発電機能のある電動機の劣化もしくは耐久性の低下の予兆を検知する電動車両における予兆検知装置であって、前記電動機を駆動することにより高低に変化して極大値と極小値とが繰り返し現れる前記電動機の温度変化のうちで互いに隣接する前記極大値と前記極小値との差を求めるとともに、前記差を前記差の大きさに応じて複数に区分し、複数の前記区分ごとに、前記差の発生回数を累積して累積値を求め、複数の前記区分ごとに予め設定されている上限値に対する前記累積値の比率を、複数の前記区分ごとに算出し、複数の前記区分ごとの前記比率の合算値を求め、前記合算値が予め定めたしきい値を超えた場合に、警報信号を出力し、前記しきい値は、前記電動機に指示した指示トルクと、前記電動機が前記指示トルクの指示を受けて実際に生じさせた実トルクとの乖離量に基づいて予め定められた値であることを特徴とするものである。 To achieve the above object, the present invention provides a warning sign detection device for an electric vehicle that detects signs of deterioration or reduced durability in a power-generating electric motor having a coil with windings held around a core made of laminated electromagnetic steel sheets. The device determines the difference between adjacent maximum and minimum values in the temperature change of the electric motor, which repeatedly appears as maximum and minimum values that fluctuate when the electric motor is driven. The device also divides the difference into multiple categories based on the magnitude of the difference, accumulates the number of times the difference occurs for each of the multiple categories to determine a cumulative value, calculates the ratio of the cumulative value to a predetermined upper limit for each of the multiple categories, calculates the sum of the ratios for each of the multiple categories, and outputs a warning signal if the sum exceeds a predetermined threshold value. The threshold value is a predetermined value based on the deviation between the command torque commanded to the electric motor and the actual torque actually generated by the electric motor in response to the command torque.
電動機を運転した場合、電流値や冷却の程度などに起因して、電動機の温度が高低に連続的に変化し、極大値と極小値とが交互に繰り返して現れる。この発明の装置では、その極大値と極小値との差を求めて複数に区分し、それらの区分ごとの累積値を求める。すなわち、温度変化の発生頻度を複数の区分に分けて求める。そして、その累積値の予め定めた上限値に対する比率を各区分ごとに算出する。その上限値は、例えば電磁鋼板やその表面に設けてある絶縁樹脂などの強度や耐久性などに基づいて予め定めた値とすることができ、したがって累積値は、劣化もしくは耐久性の低下の要因の発生量もしくは程度と言い得る。その累積値が予め定めたしきい値を超えた場合に、警報信号を出力する。その警報信号は、電動機の運転を制限する信号や電動車両の運転者あるいは使用者などに対する報知のための信号であってよい。そして、しきい値は、指示トルクに対する実トルクの乖離量に基づいて定められているから、しきい値は、前記乖離量として表れる個体差を反映しているので、電動機の個体差に起因するばらつきを解消して、精度の良い劣化などの予兆の検知を行うことができる。 When an electric motor is operated, its temperature fluctuates continuously, alternating between maximum and minimum values due to factors such as current and cooling. The device of this invention calculates the difference between the maximum and minimum values, dividing the temperature into multiple categories, and then calculates the cumulative value for each category. In other words, the frequency of temperature changes is calculated by dividing the temperature into multiple categories. The ratio of the cumulative value to a predetermined upper limit is then calculated for each category. The upper limit can be a predetermined value based on, for example, the strength and durability of the electromagnetic steel sheet or the insulating resin applied to its surface. Therefore, the cumulative value can be considered the amount or degree of factors causing deterioration or reduced durability. If the cumulative value exceeds a predetermined threshold, an alarm signal is output. The alarm signal may be a signal to limit the operation of the electric motor or a signal to notify the driver or user of the electric vehicle. Furthermore, because the threshold value is determined based on the deviation of the actual torque from the command torque, the threshold value reflects the individual differences expressed as the deviation, eliminating the variability caused by individual differences in the motor and enabling accurate detection of signs of deterioration, etc.
つぎに、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態はこの発明を実施した場合の一例に過ぎないのであって、この発明を限定するものではない。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely one example of how the present invention may be implemented, and is not intended to limit the scope of the present invention.
この発明で対象とする電動車両は、電動機1を備えている車両であり、モータのみを駆動力源とした電気自動車(BEV)や内燃機関(エンジン)とモータとを駆動力源としたハイブリッド車(HEV,PHEV)などである。電動機1は、エンジンなどの外力によって駆動されて発電する発電機であってもよく、あるいは発電機としての機能とモータとしての機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータであってもよい。図1には発電機能のある電動機1であって、駆動源として搭載した車両の例を模式的に示しており、電動機1は伝動機構(T/M)2を介して駆動輪3に連結されている。電動機1は、電力が供給されて駆動トルクを出力し、また駆動輪3から伝達される外力によって回転させられて発電する電動機であり、永久磁石式の同期モータや誘導モータを採用できる。また、電動機1は、コア4に電線5を巻き付けて構成されたコイル6を有している。図2に、平角線を分布巻きしたコイル6の一部を模式的に示しており、コア4は薄い電磁鋼板4aを多数積層して筒状に構成され、その内周側に形成されているスロットに電線(巻き線)5が収容されている。 The electric vehicle covered by this invention is a vehicle equipped with an electric motor 1, such as an electric vehicle (BEV) powered solely by a motor or a hybrid vehicle (HEV, PHEV) powered by both an internal combustion engine (engine) and a motor. The electric motor 1 may be a generator that generates electricity when driven by an external force such as an engine, or a motor-generator that functions as both a generator and a motor. Figure 1 shows a schematic diagram of an example of a vehicle equipped with an electric motor 1 with power generation capabilities as a drive source. The electric motor 1 is connected to drive wheels 3 via a transmission (T/M) 2. The electric motor 1 receives electric power, outputs drive torque, and generates electricity when rotated by external force transmitted from the drive wheels 3. A permanent magnet synchronous motor or an induction motor can be used. The electric motor 1 also has a coil 6 configured by winding an electric wire 5 around a core 4. Figure 2 shows a schematic of a portion of a coil 6 made of distributed windings of rectangular wire. The core 4 is made of a cylindrical structure made by laminating multiple thin electromagnetic steel sheets 4a, and electric wires (windings) 5 are housed in slots formed on the inner periphery.
また、伝動機構2は、ギヤ列、チェーンやベルトなどの巻き掛け伝動機構、さらには差動機構などを含み、電動機1が出力した動力を増速もしくは減速して駆動輪3に伝達するように構成されている。その伝動機構2は、変速比を変化させることのできる変速機を含んでいてもよく、あるいは変速比(ギヤ比)が一定の伝動機構であってもよい。 The transmission mechanism 2 includes a gear train, a winding transmission mechanism such as a chain or belt, and even a differential mechanism, and is configured to accelerate or decelerate the power output by the electric motor 1 and transmit it to the drive wheels 3. The transmission mechanism 2 may include a transmission that can change the gear ratio, or it may be a transmission mechanism with a fixed gear ratio (gear ratio).
なお、特には図示していないが、電動機1をフルード(オイル)などによって冷却する冷却機構が設けられている。 Although not specifically shown, a cooling mechanism is provided to cool the electric motor 1 using fluid (oil) or the like.
電動機1は、インバータ(INV)7を介して蓄電池(BAT)8に接続されている。そのインバータ7をコントローラ(CONT)9によって制御することにより、電動機1の回転数や発電量あるいはトルクを制御するように構成されている。コントローラ9は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、入力されたデータならびに予め記憶しているデータなどを使用して、予め記憶しているプログラムに従って演算を行うことにより、インバータ7などに制御指令信号を出力するように構成されている。また、コントローラ9は、電動機1の劣化もしくは疲労が限界に達する以前にその予兆を検知して警報信号を出力するように構成されている。その予兆の検知のために、電動機1の温度を検出する温度センサ10からコントローラ9に検出信号が入力されている。また、警報信号が運転者やサービスエンジニアなどに予兆の告知を行うためのものである場合には、液晶モニタなどのHMI(Human-Machine-Interface)11がコントローラ9に接続されている。 The electric motor 1 is connected to a storage battery (BAT) 8 via an inverter (INV) 7. The inverter 7 is controlled by a controller (CONT) 9 to control the rotation speed, power generation, and torque of the electric motor 1. The controller 9 is primarily composed of a microcomputer, and is configured to use input data and pre-stored data to perform calculations according to pre-stored programs and output control command signals to the inverter 7 and other devices. The controller 9 is also configured to detect signs of deterioration or fatigue of the electric motor 1 before it reaches its limit and output a warning signal. To detect such signs, a temperature sensor 10 that detects the temperature of the electric motor 1 inputs a detection signal to the controller 9. If the warning signal is intended to notify the driver or service engineer of the signs, an HMI (Human-Machine-Interface) 11, such as an LCD monitor, is connected to the controller 9.
コントローラ9による予兆検知の制御について説明する。電動機1の発熱やそれに伴う劣化などは、巻き線5やコア4の径および軸長などが同じであってもコア4を構成している電磁鋼板4aの厚さや厚さが異なる電磁鋼板4aの積層の仕方などによって区々になる。すなわち、電動機1には個体差があるので、コントローラ9はそのような個体差を反映して劣化あるいは耐久性の低下などの予兆を検知するように構成されている。その個体差は、例えば指示トルクと実トルクとの乖離もしくは差として現れる。 The following describes the control of warning signs detection by the controller 9. Heat generation and the resulting deterioration of the electric motor 1 will vary depending on the thickness of the electromagnetic steel sheets 4a that make up the core 4 and the way in which the electromagnetic steel sheets 4a are laminated, even if the diameter and axial length of the windings 5 and core 4 are the same. In other words, since there are individual differences between electric motors 1, the controller 9 is configured to reflect these individual differences and detect warning signs of deterioration or reduced durability. These individual differences manifest themselves, for example, as a discrepancy or difference between the command torque and the actual torque.
すなわち、電磁鋼板4aが薄肉であれば、渦電流損を低減できる半面、電磁鋼板4aの枚数が多くなるので、電磁鋼板4aの表面を覆っている絶縁樹脂の量が多くなってこれが出力トルクに影響する。また、反対に電磁鋼板4aが厚肉であれば、渦電流損が増大するものの、電磁鋼板4aの枚数が少なくなることに伴って絶縁樹脂が少なくなるのでこの点ではトルクの維持に有利になる。このように多数の電磁鋼板4aからなるコア4の構成によって、実際のトルクが、設計上想定しているトルク(仕様上のトルク)とは異なる場合がある。 In other words, if the electromagnetic steel sheets 4a are thin, eddy current loss can be reduced, but the number of electromagnetic steel sheets 4a increases, which increases the amount of insulating resin covering the surfaces of the electromagnetic steel sheets 4a, affecting the output torque. Conversely, if the electromagnetic steel sheets 4a are thick, eddy current loss increases, but the fewer electromagnetic steel sheets 4a, the less insulating resin is required, which is advantageous in maintaining torque. In this way, depending on the configuration of the core 4 made up of a large number of electromagnetic steel sheets 4a, the actual torque may differ from the torque assumed in the design (specification torque).
これを図によって説明すると、図3は指示トルクと実トルクとの関係を示している。指示トルクは、設計上(仕様上)、所定の電流を流した場合に出力することが想定されているトルクであり、実トルクは電動機1の実際のトルクである。所定の指示トルクとなるように電動機1を運転した場合に、実トルクがその指示トルクと一致、もしくはほぼ一致すれば、その個体(電動機)は設計上想定したとおりの電動機(もしくは仕様どおりの電動機)(仮にA電動機とする)であり、その指示トルクと実トルクとの関係は、図3に実線で示すようになる。これに対して、例えばコイル6での鉄損が設計上想定した損失より大きい個体(仮にB電動機とする)の場合には、実トルクが指示トルクより小さくなり、実トルクと指示トルクとの関係は、図3に破線で示すようになる。 To explain this graphically, Figure 3 shows the relationship between command torque and actual torque. Command torque is the torque that is expected to be output when a certain current is applied, according to the design (specifications), and actual torque is the actual torque of electric motor 1. When electric motor 1 is operated to achieve a certain command torque, if the actual torque matches or nearly matches the command torque, then the individual (electric motor) is operating as expected in the design (or as expected in the specifications) (let's call it Motor A), and the relationship between the command torque and actual torque is shown by the solid line in Figure 3. In contrast, for example, in the case of an individual (let's call it Motor B) where the iron loss in coil 6 is greater than the loss expected in the design, the actual torque will be smaller than the command torque, and the relationship between the actual torque and command torque will be shown by the dashed line in Figure 3.
一方、電動機1の劣化あるいは耐久性の低下は、発熱によって温度が繰り返し高くなることにより進行する。したがって上記のB電動機はA電動機と比較して劣化しやすく、あるいは指示トルクに対する耐性が低いことになる。そのため、劣化を判定し、あるいは劣化の予兆を判定するためのしきい値は、指示トルクに対する実トルクの差(乖離量)が大きいほど、すなわち仕様どおりの電動機よりも損失が大きくて発熱しやすい個体(電動機)については小さい値としてある。これを図4に模式的に示してある。電磁鋼板4aが薄肉であることにより鉄損失が小さい個体(電動機)にあっては、電磁鋼板4aが薄肉であることにより絶縁樹脂の層が多くなって、樹脂がへたりやすいと考えられるので、劣化あるいはその予兆の判定を生じやすくしてある。このしきい値は、実験やシミュレーションなどによって予め求めて、コントローラ9に記憶させておくことができる。 On the other hand, deterioration or a decrease in durability of the electric motor 1 progresses as the temperature repeatedly rises due to heat generation. Therefore, the above-mentioned electric motor B is more susceptible to deterioration or has a lower tolerance for commanded torque than electric motor A. Therefore, the threshold value for determining deterioration or signs of deterioration is set smaller the greater the difference (deviation) between the commanded torque and the actual torque, i.e., for an individual (electric motor) that has greater losses and is more likely to generate heat than a motor that meets the specifications. This is schematically shown in Figure 4. For an individual (electric motor) with low iron loss due to thin electromagnetic steel sheets 4a, the thinness of the electromagnetic steel sheets 4a results in a larger layer of insulating resin, which is thought to make the resin more susceptible to sagging. Therefore, the threshold value is set to more easily detect deterioration or signs of deterioration. This threshold value can be determined in advance through experiments, simulations, etc., and stored in controller 9.
一方、絶縁樹脂や電磁鋼板4aのへたりなどによる電動機1の劣化あるいは耐久性の低下は、電動機1の温度ならびにその変化量に応じて生じる。そこでコントローラ9は、電動機1の温度ならびに変化を検出する。電動機温度の変化の一例を図5に模式的に示してあり、電動機1の温度は要求トルクに応じて高低に繰り返し変化し、極大値と極小値とが繰り返し表れる。このように変化する電動機温度の極大値P1とその次の極小値p1との差、極小値p1とその次に表れる極大値P2との差、その極大値P2とその次に表れる極小値との差など、時間的に互いに隣接する極小値と極大値との差が検出される。 On the other hand, deterioration or reduced durability of the electric motor 1 due to factors such as wear of the insulating resin or electromagnetic steel sheet 4a occurs according to the temperature of the electric motor 1 and the amount of change in that temperature. Therefore, the controller 9 detects the temperature and change in the electric motor 1. An example of changes in the electric motor temperature is shown schematically in Figure 5, in which the temperature of the electric motor 1 repeatedly rises and falls depending on the required torque, with maximum and minimum values appearing repeatedly. Differences between adjacent minimum and maximum values in time, such as the difference between the maximum value P1 and the next minimum value p1 of the changing electric motor temperature, the difference between minimum value p1 and the next maximum value P2, and the difference between that maximum value P2 and the next minimum value, are detected.
その温度差が大きいほど電動機1に対する影響(すなわちダメージ)が大きいので、検出した温度差を、適宜に設定した温度範囲に区分する。図6には、その区分を示してあり、温度差がT1~T2(>T1)を区分A、T2~T3(>T2)を区分B、T3~T4(>T3)を区分C、T4~T5(>T4)を区分D、T5~T6(>T5)を区分E(以下、同様)としてある。それらの区分ごとに、その温度範囲に入る前記温度差を累積してその発生回数(頻度)H2,H3,H4,H5,H6・・・を求める。また、各区分ごとに上限値G2,G3,G4,G5,G6・・・が設定されている。これらの上限値は、それぞれの区分に入る温度差の温度変化が生じた場合に、電磁鋼板4aやその絶縁樹脂のへたりが限界に達する発生回数(頻度)であり、設計上、予め定めておくことができる。 The greater the temperature difference, the greater the impact (i.e., damage) on the motor 1. Therefore, the detected temperature difference is divided into appropriately set temperature ranges. Figure 6 shows these divisions, with temperature differences T1 to T2 (>T1) being Division A, T2 to T3 (>T2) being Division B, T3 to T4 (>T3) being Division C, T4 to T5 (>T4) being Division D, and T5 to T6 (>T5) being Division E (similar below). For each division, the temperature differences that fall within that temperature range are accumulated to determine the number of occurrences (frequency) H2, H3, H4, H5, H6, etc. Additionally, upper limit values G2, G3, G4, G5, G6, etc. are set for each division. These upper limit values represent the number of occurrences (frequency) at which the magnetic steel sheet 4a and its insulating resin reach their limit when a temperature change occurs within the respective division, and can be determined in advance during design.
コントローラ9は、このような温度差の算出、各区分への振り分け、各区分ごとの頻度の算出を行い、さらに各区分での頻度(すなわち累積値)の上限値に対する比率(Hn/Gn)を算出する。そして、その比率の合算値(=H2/G2+H3/G3・・・+Hn/Gn)を求める。 The controller 9 calculates these temperature differences, allocates them to each category, calculates the frequency for each category, and then calculates the ratio (Hn/Gn) of the frequency (i.e., cumulative value) in each category to the upper limit value. It then calculates the sum of these ratios (= H2/G2 + H3/G3... + Hn/Gn).
前述したしきい値は、この合算値についてのしきい値であり、合算値がそのしきい値に達すると、コントローラ9は警報信号を出力する。警報信号は、劣化が進行し、あるいは耐久性が低下していること、もしくはこれらいずれかの所定の状態になったことなど、劣化もしくは耐久性の低下の予兆を外部に示す信号であり、電動機1の運転を制限する信号や、図1に示すHMI11にその予兆を示す表示を行う信号、さらにはHMI10に付設されているスピーカ(図示せず)から警告音を発するための信号などである。 The aforementioned threshold value is a threshold value for this total value, and when the total value reaches that threshold value, the controller 9 outputs an alarm signal. The alarm signal is a signal that indicates to the outside world signs of deterioration or reduced durability, such as progressive deterioration or reduced durability, or the arrival of any of these specified states, and can be a signal to limit the operation of the electric motor 1, a signal to display an indication of the signs on the HMI 11 shown in Figure 1, or even a signal to sound an alarm from a speaker (not shown) attached to the HMI 10.
したがって、この発明の実施形態におけるコントローラ9は、図7に示すように、以下の機能的構成を備えている。電動機1を運転した際の電動機温度の前述した極大値(極小値)とそれに隣接する極小値(極大値)との温度差を検出する温度差検出部9aを備えている。その温度差は前述した温度センサ10によって得られるデータから求めることができる。その温度差を前述した各区分に振り分ける区分部9bと、各区分に振り分けられた温度差の発生回数を積算して累積値Hnを求める累積値演算部9cとを備えている。各区分には、上限値Gnが予め割り当てられており、それらの比率Hn/Gnを算出する比率演算部9dを備えている。こうして得られた各区分ごとの上記の比率Hn/Gnを合算して合算値を求める合算値演算部9eを備えている。一方、コントローラ9には、各電動機1ごと(個体ごと)の前述したしきい値が予め入力されている。上述した合算値を、その予め入力されているしきい値と比較する比較部9fを備えている。そして、その比較部9fで比較した結果、合算値がしきい値を超えている場合に前述した警報信号を出力する警報出力部9gを備えている。 Therefore, as shown in FIG. 7, the controller 9 in this embodiment of the present invention has the following functional configuration. It includes a temperature difference detection unit 9a that detects the temperature difference between the aforementioned maximum (minimum) value of the motor temperature when the motor 1 is operating and the adjacent minimum (maximum) value. This temperature difference can be determined from data obtained by the temperature sensor 10. It includes a division unit 9b that allocates the temperature difference to each of the aforementioned categories, and an accumulation value calculation unit 9c that calculates the accumulation value Hn by accumulating the number of occurrences of the temperature differences allocated to each category. Each category is assigned a pre-assigned upper limit value Gn, and it includes a ratio calculation unit 9d that calculates the ratio Hn/Gn between the upper limit values Gn and Gn. It also includes a sum calculation unit 9e that calculates the sum of the ratios Hn/Gn obtained for each category. Meanwhile, the controller 9 has the pre-assigned threshold values for each individual motor 1 input. It also includes a comparison unit 9f that compares the sum with the pre-assigned threshold values. Furthermore, it is equipped with an alarm output unit 9g that outputs the aforementioned alarm signal if the comparison result of the comparison unit 9f shows that the sum exceeds the threshold value.
上述したコントローラ9による制御の一例を図8のフローチャートを参照して説明する。図8に示す制御は電動機1が運転される都度、実行され、先ず、電動機1の温度の前述した極大値(極小値)と極小値(極大値)との温度差を検出する(ステップS1)。ついで逐次検出される温度差を、その大きさに応じて前述した各区分A,B,C・・・に振り分け(ステップS2)、各区分での累積値Hnを算出する(ステップS3)。 An example of the control by the controller 9 described above will be explained with reference to the flowchart in Figure 8. The control shown in Figure 8 is executed each time the electric motor 1 is operated. First, the temperature difference between the aforementioned maximum (minimum) and minimum (maximum) values of the temperature of the electric motor 1 is detected (step S1). Next, the temperature differences detected sequentially are sorted into the aforementioned divisions A, B, C, etc. according to their magnitude (step S2), and the cumulative value Hn for each division is calculated (step S3).
各区分での累積値Hnが、それぞれの区分に設定してある上限値Gnより小さいか否かが判断される(ステップS4)。このステップS4で肯定的に判断された場合には、電磁鋼板4aもしくはその表面の絶縁樹脂がへたるほどの加熱が生じていないことになり、この場合は、前述した比率Hn/Gnを演算する(ステップS5)とともに、それらの比率Hn/Gnの合算値を求める(ステップS6)。そして、その合算値がしきい値以上か否かを判断する(ステップS7)。 It is determined whether the cumulative value Hn for each category is smaller than the upper limit Gn set for that category (Step S4). If the determination in Step S4 is affirmative, it means that the electromagnetic steel sheet 4a or the insulating resin on its surface has not been heated to a degree that would cause it to deteriorate. In this case, the aforementioned ratio Hn/Gn is calculated (Step S5), and the sum of these ratios Hn/Gn is calculated (Step S6). It is then determined whether this sum is greater than or equal to a threshold value (Step S7).
このステップS7で肯定的に判断された場合には、電動機1の劣化もしくは耐久性の低下が進行していることになるので、警報信号を出力する(ステップS8)。これとは反対にステップS7で否定的に判断された場合、すなわち上記の合算値がしきい値に達していない場合には、上述した制御を継続するために一旦、リターンする。なお、いずれかの区分での累積値Hnが、その区分に設定されている上限値Gnに達していることによりステップS4で否定的に判断された場合には、上述したステップS8に進んで警報信号を出力する。 If the answer to step S7 is affirmative, this indicates that deterioration or a decrease in durability of the electric motor 1 is progressing, and an alarm signal is output (step S8). Conversely, if the answer to step S7 is negative, i.e., if the sum has not reached the threshold value, the process returns to continue the above-described control. Note that if the answer to step S4 is negative because the cumulative value Hn in any category has reached the upper limit value Gn set for that category, the process proceeds to step S8 described above and an alarm signal is output.
したがって、上述した制御においては、警報信号を出力するか否かの判断をおこなうためのしきい値が、指示トルクと実トルクとの乖離量に応じた値であり、個体差を反映した値であるから、電動機1の劣化あるいは耐久性の低下の予兆を、個体差を考慮して正確もしくは的確におこなうことができる。 Therefore, in the above-described control, the threshold value used to determine whether to output an alarm signal is a value that corresponds to the deviation between the command torque and the actual torque, and is a value that reflects individual differences. Therefore, signs of deterioration or reduced durability of the electric motor 1 can be detected accurately and precisely, taking individual differences into account.
1 電動機
2 伝動機構(T/M)
3 駆動輪
4 コア
4a 電磁鋼板
5 電線(巻き線)
6 コイル
7 インバータ(INV)
8 蓄電池(BAT)
9 コントローラ(CONT)
9a 温度差検出部
9b 区分部
9c 累積値演算部
9d 比率演算部
9e 合算値演算部
9f 比較部
9g 警報出力部
10 温度センサ
11 HMI
1 Electric motor 2 Transmission mechanism (T/M)
3 Drive wheel 4 Core 4a Electromagnetic steel plate 5 Electric wire (winding)
6 Coil 7 Inverter (INV)
8 Storage battery (BAT)
9 Controller (CONT)
9a Temperature difference detection unit 9b Division unit 9c Accumulation value calculation unit 9d Ratio calculation unit 9e Total value calculation unit 9f Comparison unit 9g Alarm output unit 10 Temperature sensor 11 HMI
Claims (1)
前記電動機を駆動することにより高低に変化して極大値と極小値とが繰り返し現れる前記電動機の温度変化のうちで互いに隣接する前記極大値と前記極小値との差を求めるとともに、前記差を前記差の大きさに応じて複数に区分し、
複数の前記区分ごとに、前記差の発生回数を累積して累積値を求め、
複数の前記区分ごとに予め設定されている上限値に対する前記累積値の比率を、複数の前記区分ごとに算出し、
複数の前記区分ごとの前記比率の合算値を求め、
前記合算値が予め定めたしきい値を超えた場合に、警報信号を出力し、
前記しきい値は、前記電動機に指示した指示トルクと、前記電動機が前記指示トルクの指示を受けて実際に生じさせた実トルクとの乖離量に基づいて予め定められた値である
ことを特徴とする電動車両における予兆検知装置。 A symptom detection device for an electric vehicle that detects a symptom of deterioration or a decrease in durability of an electric motor having a power generating function and a coil in which a winding is held on a core made of laminated electromagnetic steel sheets,
a temperature change of the electric motor, which changes high and low as the electric motor is driven, and in which maximum and minimum values repeatedly appear, the difference between the maximum and minimum values adjacent to each other is determined, and the difference is divided into a plurality of groups according to the magnitude of the difference;
accumulating the number of times the difference occurs for each of the plurality of sections to obtain a cumulative value;
calculating a ratio of the cumulative value to an upper limit value that is preset for each of the plurality of categories,
A sum of the ratios for each of the plurality of categories is calculated,
When the sum exceeds a predetermined threshold value, an alarm signal is output.
The threshold value is a predetermined value based on the deviation between an instruction torque instructed to the electric motor and an actual torque actually generated by the electric motor in response to the instruction of the instruction torque.
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