电容器电容估计装置、汽车控制系统、FA系统和电容器电容估计方法

技术领域

本发明涉及电容器电容估计装置、汽车控制系统、FA(Factory Automation：工厂自动化)系统和电容器电容估计方法。

背景技术

近年来，已发展出自动驾驶或电动车辆这样的先进驾驶控制系统和基于FA的生产自动化的技术，构成这些技术的设备的维护变得重要。为了提高这些设备的运转率，还要求基于准时监视设备并事先取得劣化或故障这样的不良情况的迹象的状态监视的维护。

作为进行这样的状态监视保养的技术之一，可考虑使从交流整流成直流的电源电压平滑化的平滑电容器的状态监视技术。该状态监视技术监视电容器的电容，估计其随时间劣化引起的电容减小。

在准时监视电容器的电容并诊断其劣化时，必须进行考虑到与设备连接的负载变动的电容估计以确保其精度。

例如，专利文献1在由生成可变直流电流的转换器、生成可变频率电力并向电动机供给的逆变器和为了使可变直流电压平滑化而设置的电容器构成的电路中，每隔固定时间对电容器的两端电压的纹波电压的峰值保持值进行阈值判定，准时执行电容器的电容劣化的监视。

此外，专利文献1采用如下方法：为了进行考虑到电动机负载的估计，计测电动机的负载电流，事先将负载电流的变化与阈值对应起来，在进行阈值判定时参考负载电流来使用对应的阈值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-160377号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1使用对电容器的两端电压的纹波电压进行微分而得到的值作为特征量以判定劣化。因此，存在需要与电容测定分开地计测电动机的负载电流以考虑负载变动引起的特征量变化这样的课题。

因此，本发明的一个方式或多个方式的目的在于，使得能够在不计测与负载对应的物理量的情况下监视电容器的电容。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的电容器电容估计装置估计设备系统中的电容器的电容，所述设备系统具有电源、使来自所述电源的直流电压平滑化的所述电容器、接受所述平滑化后的直流电压的供给而生成交流电压的逆变器和接受所述交流电压的供给而运转的电气设备，其特征在于，所述电容器电容估计装置具有：滤波器设计部，其根据施加到所述电气设备的负载发生变动的周期即负载变动周期，生成去除所述变动引起的影响的滤波器；区间信号取得部，其从输入信号取得预先确定的期间的区间信号，所述输入信号包含所述交流电压中含有的与用于控制所述逆变器的PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)信号同步的载波频率作为分量；频域变换部，其从所述区间信号中分割出预先确定的时间宽度的多个信号，将所述分割出的多个信号分别变换成频域的多个分量值，由此生成多个频域数据；载波频率分量提取部，其在所述多个频域数据的各个频域数据中，从所述多个分量值提取与所述载波频率对应的频率的分量值，将所述提取出的分量值作为与对应的所述提取出的信号相应的时间的值，由此生成按照时间序列表示多个所述提取出的分量值的时间序列数据；滤波器应用部，其通过对所述时间序列数据应用所述滤波器，生成处理后的时间序列数据；以及电容器电容估计部，其根据所述处理后的时间序列数据来估计所述电容器的电容。

本发明的一个方式的汽车控制系统具有电动机系统、从所述电动机系统接受动力的提供而工作的设备和电容器电容估计装置，其特征在于，所述电动机系统具有：电源；电容器，其使来自所述电源的直流电压平滑化；逆变器，其接受所述平滑化后的直流电压的供给而生成交流电压；以及电动机，其接受所述交流电压的供给而进行驱动，所述电容器电容估计装置具有：滤波器设计部，其根据施加到所述电动机的负载发生变动的周期即负载变动周期，生成去除所述变动引起的影响的滤波器；区间信号取得部，其从输入信号取得预先确定的期间的区间信号，所述输入信号包含所述交流电压中含有的与用于控制所述逆变器的PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)信号同步的载波频率作为分量；频域变换部，其从所述区间信号中分割出预先确定的时间宽度的多个信号，将所述分割出的多个信号分别变换成频域的多个分量值，由此生成多个频域数据；载波频率分量提取部，其在所述多个频域数据的各个频域数据中，从所述多个分量值提取与所述载波频率对应的频率的分量值，将所述提取出的分量值作为与对应的所述提取出的信号相应的时间的值，由此生成按照时间序列表示多个所述提取出的分量值的时间序列数据；滤波器应用部，其通过对所述时间序列数据应用所述滤波器，生成处理后的时间序列数据；以及电容器电容估计部，其根据所述处理后的时间序列数据来估计所述电容器的电容。

本发明的一个方式的FA(Factory Automation：工厂自动化)系统具有电动机系统、从所述电动机系统接受动力的提供而工作的设备和电容器电容估计装置，其特征在于，所述电动机系统具有：电源；电容器，其使来自所述电源的直流电压平滑化；逆变器，其接受所述平滑化后的直流电压的供给而生成交流电压；以及电动机，其接受所述交流电压的供给而进行驱动，所述电容器电容估计装置具有：滤波器设计部，其根据施加到所述电动机的负载发生变动的周期即负载变动周期，生成去除所述变动引起的影响的滤波器；区间信号取得部，其从输入信号取得预先确定的期间的区间信号，所述输入信号包含所述交流电压中含有的与用于控制所述逆变器的PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)信号同步的载波频率作为分量；频域变换部，其从所述区间信号中分割出预先确定的时间宽度的多个信号，将所述分割出的多个信号分别变换成频域的多个分量值，由此生成多个频域数据；载波频率分量提取部，其在所述多个频域数据的各个频域数据中，从所述多个分量值提取与所述载波频率对应的频率的分量值，将所述提取出的分量值作为与对应的所述提取出的信号相应的时间的值，由此生成按照时间序列表示多个所述提取出的分量值的时间序列数据；滤波器应用部，其通过对所述时间序列数据应用所述滤波器，生成处理后的时间序列数据；以及电容器电容估计部，其根据所述处理后的时间序列数据来估计所述电容器的电容。

本发明的一个方式的电容器电容估计方法估计设备系统中的电容器的电容，所述设备系统具有电源、使来自所述电源的直流电压平滑化的所述电容器、接受所述平滑化后的直流电压的供给而生成交流电压的逆变器和接受所述交流电压的供给而运转的电气设备，其特征在于，根据施加到所述电气设备的负载发生变动的周期即负载变动周期，生成去除所述变动引起的影响的滤波器；从输入信号取得预先确定的期间的区间信号，所述输入信号包含所述交流电压中含有的与用于控制所述逆变器的PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)信号同步的载波频率作为分量；从所述区间信号中分割出预先确定的时间宽度的多个信号，通过将所述分割出的多个信号分别变换成频域的多个分量值，生成多个频域数据；在所述多个频域数据的各个频域数据中，从所述多个分量值提取与所述载波频率对应的频率的分量值，将所述提取出的分量值作为与对应的所述提取出的信号相应的时间的值，由此生成按照时间序列表示多个所述提取出的分量值的时间序列数据；通过对所述时间序列数据应用所述滤波器，生成处理后的时间序列数据；以及根据所述处理后的时间序列数据来估计所述电容器的电容。

发明效果

根据本发明的一个方式或多个方式，能够在不计测与负载对应的物理量的情况下监视电容器的电容。

附图说明

[图1]是概略地示出实施方式1～3的电容器电容估计装置的结构的框图。

[图2]的(A)和(B)是示出硬件结构例的框图。

[图3]是示出电动机系统的结构例的示意图。

[图4]是示出计算负载变动周期的动作的流程图。

[图5]是示出负载变动周期的一例的示意图。

[图6]的(A)和(B)是用于求出负载变动周期的说明图。

[图7]是示出计算脉动负载的周期的动作的流程图。

[图8]的(A)～(C)是用于根据区间信号求出三维的频谱图的说明图。

[图9]是示出载波频率的时间序列数据的一例的示意图。

[图10]是示出载波频率的分量值与电容器的电容变化的不同的曲线图。

[图11]是示出电容器的电容与载波频率的分量值的关系的曲线图。

[图12]是示出汽车控制系统或FA系统的框图。

具体实施方式

实施方式1

图1是示意性示出实施方式1的电容器电容估计装置100的结构的框图。

电容器电容估计装置100具有负载变动周期取得部101、负载变动周期存储部102、负载变动去除滤波器设计部103、区间信号取得部104、区间信号存储部105、频域变换部106、载波频率分量提取部107、负载变动去除滤波器应用部108、电容估计模型存储部109和电容器电容估计部110。

负载变动周期取得部101从输入信号取得负载变动周期。负载变动周期是施加到后述的电动机的负载发生变动的周期。例如，负载变动周期取得部101将表示后述的电容器间电压的信号作为输入信号来计算该信号的负载变动周期。或者，负载变动周期取得部101通过读入负载变动周期存储部102中事先存储的负载变动周期，取得负载变动周期。所取得的负载变动周期被提供给负载变动去除滤波器设计部103。

负载变动周期存储部102存储负载变动周期。负载变动周期存储部102中存储的负载变动周期可以由负载变动周期取得部101计算，也可以预先存储。

负载变动去除滤波器设计部103是根据从负载变动周期取得部101提供的负载变动周期，生成去除负载变动引起的影响的滤波器的滤波器设计部，换言之，是根据从负载变动周期取得部101提供的负载变动周期，生成去除负载变动引起的短期的信号变动的滤波器的滤波器设计部。具体而言，负载变动去除滤波器设计部103生成使比与从负载变动周期取得部101提供的负载变动周期对应的频率低的频率的信号通过的滤波器。

区间信号取得部104将表示电容器间电压的信号作为输入信号，取得与估计后述的电容器的电容的时间间隔的长度相当的信号作为区间信号。例如，区间信号取得部104将输入信号缓存到区间信号存储部105，当对预先确定的期间的输入信号进行缓存时，将该缓存后的输入信号作为区间信号提供给频域变换部106。

区间信号存储部105存储区间信号。

频域变换部106将从区间信号取得部104提供的区间信号分割成多个信号，将该多个信号分别变换成频域的多个分量值，由此生成多个频域数据。例如，频域变换部106对从区间信号取得部104提供的区间信号进行频率变换，生成作为频域数据的三维的频谱图。这里的分量值是对信号进行频率变换后的频率盒(frequency bin)。

载波频率分量提取部107在由频域变换部106生成的多个频域数据的各个频域数据中，从多个分量值提取与载波频率对应的频率的分量值，设提取出的分量值为与对应的信号相应的时间的值，由此生成按照时间序列表示多个提取出的分量值的时间序列数据。具体而言，载波频率分量提取部107从频谱图提取与逆变器153的PWM(Pulse WidthModulation；脉宽调制)信号的载波频率对应的频率的分量，生成与对应的区间信号对应的期间内的载波频率分量的时间序列数据，该频谱图是从频域变换部106提供的。载波频率是逆变器的开关元件的接通和断开的频率，与PWM信号同步。

负载变动去除滤波器应用部108是通过对时间序列数据应用由负载变动去除滤波器设计部103生成的滤波器来生成处理后的时间序列数据的滤波器应用部。具体而言，负载变动去除滤波器应用部108接受负载变动去除滤波器设计部103生成的滤波器和载波频率分量提取部107提取出的载波频率分量的时间序列数据，对该时间序列数据应用滤波器。应用滤波器后的时间序列数据表示从由载波频率分量提取部107提取出的分量值去除负载变动引起的短期的信号变动造成的影响的值。

电容估计模型存储部109使用构成由载波频率分量提取部107生成的载波频率分量的时间序列数据的值作为特征量来生成训练数据，存储学习到的估计模型。

电容器电容估计部110从负载变动去除滤波器应用部108接受应用滤波器后的时间序列数据的提供，将构成该时间序列数据的值作为特征量来估计电容器电容。

例如，如图2的(A)所示，以上所述的负载变动周期取得部101、负载变动去除滤波器设计部103、区间信号取得部104、频域变换部106、载波频率分量提取部107、负载变动去除滤波器应用部108和电容器电容估计部110的一部分或全部可以由单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC(Application Specific IntegratedCircuits：专用集成电路)或FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等处理电路130构成。

此外，例如，如图2的(B)所示，负载变动周期取得部101、负载变动去除滤波器设计部103、区间信号取得部104、频域变换部106、载波频率分量提取部107、负载变动去除滤波器应用部108和电容器电容估计部110的一部分或全部可以由存储器131和执行存储器131中存储的程序的CPU(Central Processing Unit：中央处理装置)等处理器132构成。这样的程序可以通过网络提供，此外，也可以记录在记录介质中提供。即，这样的程序例如作为程序产品提供。

另外，负载变动周期存储部102、区间信号存储部105和电容估计模型存储部109可以由易失性的存储器或非易失性的存储器构成。

电容器电容估计装置100在设备系统中进行估计。在设备系统中运转的电气设备是从逆变器接受交流电压的供给而运转的设备，作为一例，存在电动机(马达)、不停电电源装置、放电灯稳定器、感应加热用高频电力产生装置或高频电力发生装置等。在本实施方式中，作为电气设备，以电动机为例进行说明。电容器电容估计装置100在图3所示的电动机系统150中进行估计。

电动机系统150具有：电源151，其输出直流电压；电容器152，其使该直流电压平滑化；逆变器153，其接受平滑化后的直流电压的供给而生成可变频率的交流电压；以及电动机154，其接受该交流电压的供给而进行驱动。

这里，电源151既可以输出直流电压，也可以通过整流器将交流电压变换成直流电压。

另外，电动机154产生动力并向未图示的设备提供该动力。

以下，对估计构成电动机系统150的电容器152的电容的电容器电容估计装置100的具体动作进行说明。

电容器电容估计装置100根据电容器152的两端电压Vdc来估计其电容。

负载变动周期取得部101取得电动机154的负载发生变动的周期即负载变动周期。

最简单的负载变动周期的取得方法使得通过后述的处理来测定和计算电动机154的负载变动周期，预先存储到负载变动周期存储部102并读入该值即可。或者，也可以使得负载变动周期取得部101定期地执行计算负载变动周期的处理，根据需要更新负载变动周期存储部102中存储的负载变动周期。

在预先存储负载变动周期而不更新该负载变动周期的情况下，滤波器的设计仅最初的一次即可，以后无需执行，因此，能够削减计算成本。

另一方面，在定期地计算负载变动周期并更新存储着的负载变动周期的情况下，花费计算成本，但是，由于能够取得符合实际的设备运转状况的负载变动周期，因此，能够更加准确地去除负载引起的载波频率分量的时间序列数据的变动。

图4是示出计算负载变动周期的动作的流程图。

负载变动周期取得部101通过按照固定的时间间隔分隔输入信号，生成部分信号(S10)。

负载变动周期取得部101计算已生成的部分信号与作为前一个生成的部分信号的过去部分信号的相似度(S11)。

负载变动周期取得部101通过阈值对计算出的相似度进行判定，由此，检测输入信号的变化点(S12)。具体而言，在计算出的相似度比预先确定的值(阈值)小的情况下，负载变动周期取得部101检测为输入信号存在变化点。

负载变动周期取得部101判断是否检测出变化点(S13)。在检测出变化点的情况下(在S13中为“是”)，处理进入步骤S14，在未检测出变化点的情况下(在S13中为“否”)，处理进入步骤S16。

在步骤S14中，负载变动周期取得部101判断检测出的变化点是否是作为第1个变化点的第1变化点。在检测出的变化点是第1变化点的情况下(在S14中为“是”)，处理进入步骤S15，在检测出的变化点不是第1变化点的情况下(在S14中为“否”)，处理进入步骤S17。

在步骤S15中，负载变动周期取得部101存储表示作为检测出第1变化点的时刻的第1时刻的第1时刻信息。然后，处理进入步骤S16。

在步骤S16中，负载变动周期取得部101更新过去部分信号。具体而言，负载变动周期取得部101用在步骤S10中生成的部分信号更新过去部分信号。然后，处理返回步骤S10。

另一方面，在步骤S17中，在检测出的变化点不是第1变化点的情况下，检测出的变化点是作为第2个变化点的第2变化点，因此，负载变动周期取得部101存储表示作为检测出第2变化点的时刻的第2时刻的第2时刻信息。

然后，负载变动周期取得部101根据用第1时刻信息表示的第1时刻与用第2时刻信息表示的第2时刻之差计算负载变动周期(S18)。

负载变动周期取得部101使负载变动周期存储部102存储计算出的负载变动周期(S19)。

如上所述，负载变动周期取得部101通过检测输入信号的变化点，能够根据作为负载发生变动的期间的变动期间取得负载变动周期。

图5是示出负载变动周期的一例的示意图。

在如图5所示得到输入到负载变动周期取得部101的、表示电容器152的两端电压Vdc的输入信号的情况下，负载变动周期取得部101求出第1变化点P1和第2变化点P2的期间T，取得该期间T作为负载变动周期。

另外，当在步骤S18中计算出的负载变动周期比已经存储到负载变动周期存储部102的负载变动周期长的情况下，在步骤S19中，优选负载变动周期取得部101用在步骤S18中计算出的负载变动周期更新已经存储到负载变动周期存储部102的负载变动周期。通过进行这样的更新，负载变动去除滤波器应用部108能够去除全部负载引起的载波频率分量的时间序列数据的变动。

在图4所示的流程图中，负载变动周期取得部101使用动态时间归整(DTW：DynamicTime Warping)算法进行步骤S11中的相似度的计算，但是，也可以使用除此以外的算法进行相似度的计算。

例如，负载变动周期取得部101也可以使用部分信号与过去部分信号的互相关性来检测变化点。

此外，负载变动周期取得部101还能够使用评价按照时间序列将多个生成的部分信号集合而得到的部分空间的距离的奇异谱变化法来检测变化度，在变化度超过预先确定的值的情况下，检测出变化点。

另外，在图4所示的例子中，仅进行一次负载变动周期的计算，但是，负载变动周期取得部101也可以反复执行负载变动周期的计算处理，更新其值而取得与设备相应的负载变动周期。

如果是汽车，则这里的负载变动周期例如表示在操作方向盘进行转向时产生的转向扭矩的变化时间，如果是金属部件加工机，则这里的负载变动周期例如表示为了加工金属而与金属接触并施加负载的时间等。

除了上述的例子那样的大小每隔固定时间发生变化的负载变动以外，有时还产生负载根据电动机154的旋转及与该电动机154的前方连接的设备的动作周期性地脉动的脉动负载。在这样的情况下，如图6的(A)和(B)所示，负载变动周期取得部101在对输入信号应用低通滤波器而去除载波频率分量之后，求出该期间T。

图7是示出计算脉动负载的周期的动作的流程图。

负载变动周期取得部101对输入信号应用低通滤波器，去除载波频率分量(S20)。

负载变动周期取得部101将应用低通滤波器后的输入信号变换成频域(S21)。

负载变动周期取得部101从变换成频域的变换后的信号中提取基本频率(S22)。

然后，负载变动周期取得部101求出基本频率的倒数作为负载变动周期，将求出的负载变动周期存储到负载变动周期存储部102(S23)。

这里，负载变动周期取得部101针对应用低通滤波器后的输入信号，也可以与图4所示的流程图同样地根据输入信号的相似度求出负载变动周期，而不根据基本频率求出负载变动周期。在该情况下，负载变动周期取得部101不根据2个变化点的时间差计算负载变动周期，而计算部分信号的相似度最高的期间作为负载变动周期。

负载变动去除滤波器设计部103根据从负载变动周期取得部101提供的负载变动周期，进行应用于从载波频率分量提取部107向负载变动去除滤波器应用部108提供的时间序列数据的滤波器设计。设计出的滤波器用于去除电动机154的负载变动引起的时间序列数据的变动。因此，负载变动去除滤波器设计部103设计去除作为负载变动周期的倒数的负载变动频率分量的低通滤波器，向负载变动去除滤波器应用部108提供表示该低通滤波器的滤波器信息。例如，该低通滤波器设计成截止频带包含负载变动频率即可。

另外，在从负载变动周期取得部101提供的负载变动周期没有变化的情况下，负载变动去除滤波器设计部103也可以不新设计滤波器而向负载变动去除滤波器应用部108直接提供前次的滤波器信息。由此，能够削减滤波器的设计花费的计算成本。

另一方面，在负载变动周期取得部101依次更新负载变动周期的情况下，优选负载变动去除滤波器设计部103在负载变动周期每次发生变化时，重新设计滤波器。由此，即使负载变动周期发生变化，也能够构建与之对应的滤波器，能够在后级的负载变动去除滤波器应用部108中更加准确地从载波频率分量的时间序列数据去除负载引起的变动。

区间信号取得部104使区间信号存储部105存储输入信号，取得存储着的信号中的、与估计电容器的电容的时间间隔的长度相当的信号作为区间信号。所取得的区间信号被提供给频域变换部106。作为区间信号的时间间隔也可以是通过实际时间确定的固定时间。此外，也可以考虑在后级进行频率变换的情况，该时间间隔是输入信号所示的、以电容器152的两端电压Vdc的采样为单位成为2的乘方的倍数的时间间隔。

频域变换部106将从区间信号取得部104提供的区间信号变换成频域。向频域的变换使用短时傅立叶变换。

具体而言，如图8的(A)所示，频域变换部106将时间间隔Tc的区间信号PS分割成固定时间宽度FT的多个帧。另外，图8的(A)的横轴为时间(t)，纵轴为电容器两端电压(Vdc)。

而且，如图8的(B)所示，频域变换部106通过对各帧应用傅立叶变换，计算每个频率的分量值。图8的(B)的横轴为频率(f)，纵轴为分量值(p)。这里的分量值为频谱。

并且，如图8的(C)所示，频域变换部106生成由时间、频率值和分量值构成的三维的频谱图，向载波频率分量提取部107提供该频谱图。

另外，例如，在傅立叶变换中使用高速傅立叶变换(FFT：Fast FourierTransform)的情况下，分割成帧的时间宽度FT为以采样为单位与2的乘方对应的时间宽度即可。

此外，也可以在对区间信号PS进行分割时，以一部分与前一帧重叠的方式进行帧的分割。

载波频率分量提取部107从频谱图提取与载波频率分量及其谐波分量对应的分量值，该频谱图是从频域变换部106提供的。

具体而言，载波频率分量提取部107从频谱图仅提取频率值为载波频率及其整数倍的分量值。然后，载波频率分量提取部107生成将提取出的分量值与对应的频率值对应起立的时间序列数据，向负载变动去除滤波器应用部108提供该时间序列数据。

图9是示出载波频率fc的时间序列数据的一例的示意图。

如图9所示，在时间序列数据中，按照时间序列示出载波频率fc的分量值。

另外，在上文中，仅着眼于载波频率及其谐波分量的分量值，但是，载波频率分量提取部107也可以取一定的频率宽度，提取包含周边的频率值的分量值作为多维的排列。根据构成PWM信号的载波和信号波的组合条件，有时在谐波分量中分量值消失，在边带波中出现分量值。因此，载波频率分量提取部107通过以具有宽度的方式提取分量值，能够在不受这样的结构差异影响的情况下提取表示载波频率涉及的特征的分量值。

负载变动去除滤波器应用部108使用由从负载变动去除滤波器设计部103提供的滤波器信息表示的滤波器，从载波频率分量的时间序列数据去除负载引起的变动，该载波频率分量是从载波频率分量提取部107提供的。例如，负载变动去除滤波器应用部108对与该时间序列数据对应的信号应用低通滤波器即可。由此，能够从在电容器电容估计部110中估计电容时使用的特征量，去除负载变动引起的短期变动，并仅提取电容器152的电容劣化引起的变动。因此，电容器电容估计部110能够高精度地进行电容估计。

电容估计模型存储部109存储用于估计电容器152的电容的电容估计模型。估计器例如使用称作支持向量机回归的算法。支持向量机回归在学习识别2个类的识别平面时，将基于使用支持向量使2个类之间的距离最大这样的想法的支持向量机的算法应用于回归问题。然后，电容估计模型存储部109例如存储使用支持向量机回归的算法学习并构建出的估计模型的信息，换言之，存储作为回归超平面的构成所需的样本的支持向量的信息或表示回归平面的式子的回归系数参数的信息。

具体而言，通过使用支持向量机回归等来学习回归平面，能够求出用下述的(1)式表示的估计函数式。

C＝F(x) (1)

这里，C表示电容器152的电容的估计值，F表示函数，该函数表示学习到的回归平面，x表示特征量。

估计模型的信息是用于构成上述函数F的信息。

例如，在函数F是n次函数(n为2以上的整数)的情况下，下述的(2)式的系数是估计模型的信息。

F＝a_0+a_1×x+a_2×x

另外，系数是a_0、a_1、a_2、a_3、…、a_n。

此外，重新构建回归平面(回归曲线)所需的支持向量的信息等也作为估计模型的信息存储。

电容器电容估计部110是将从负载变动去除滤波器应用部108提供的、构成应用滤波器后的载波频率的时间序列数据的值作为特征量来确定(估计)电容器152的电容的电容器电容确定部。例如，电容器电容估计部110使用电容估计模型存储部109中存储的电容估计模型，根据特征量估计电容器152的电容。

另外，这里，设对构成应用滤波器后的载波频率的时间序列数据的值进行平均化而得到的值为特征量。

图10是示出载波频率的分量值与电容器的电容变化的不同的曲线图。

图10的横轴表示频率，其纵轴表示每个频率的分量值(单位：dB)。图10是挑选出频率20kHz附近的分量值的图，示出电容器152的电容为100％、90％和80％时的分量值。

如图10所示，存在如下趋势：电容器152的电容越减小，电容器两端电压Vdc的载波频率的分量值越增加。

图11是示出电容器152的电容与载波频率的分量值的关系的曲线图。

图11的横轴表示电容器152的电容，其纵轴表示每个电容的分量值(单位：dB)。

如图11所示，可确认载波频率的分量值伴随电容器152的电容减小而单调增加。

如上所述，电容器电容估计部110以由构成应用滤波器后的载波频率的时间序列数据的值确定的特征量越大，则电容器152的电容越小的方式，估计电容器152的电容。

另外，电容器电容估计部110在估计电容器152的电容时，采用强化学习的结构依次更新估计模型，以在设备运转中修改检测结果的误差。

在学习中，电容器电容估计部110将从负载变动去除滤波器应用部108提供的、排除负载引起的变动而得到的特征量和电容器152的电容作为电平数据来学习回归平面，将其结果存储到电容估计模型存储部109。

另外，这里以基于支持向量机回归的估计为例进行了说明，但是，也可以使用单回归分析、重回归分析、基于神经网络或深度学习的回归等算法。

电容器152的劣化不仅受使用状况影响，还受周围的环境例如温度或湿度影响。通过使用机械学习的结构构建估计模型，例如，能够追加与环境有关的信息作为特征量，因此，具有能够灵活地向非线性系统扩展这样的效果。

电容器电容估计部110输出的电容的估计结果可以按照每次估计依次输出，也可以作为连续的固定数量的估计结果的中央值或平均值输出。通过根据多个估计结果输出估计结果，能够减少临时的估计错误的影响。

如上所述，实施方式1的电容器电容估计装置100能够仅根据平滑用的电容器152的两端电压Vdc来估计电容器152的电容。在电容的估计中，电容器电容估计装置100不直接处理电压波形，而是变换成频域，使用提取载波频率分量而得到的值作为特征量。此外，电容器电容估计装置100从电容器152的两端电压Vdc取得电动机154的负载变动周期，根据该负载变动周期去除特征量的变动。因此，能够进行高精度的电容估计。

在具有实施方式1的电容器电容估计装置100的汽车控制系统或FA系统中，即使设备在运转中，也能够准时监视电容器152的电容。因此，无需使设备停止以测定电容器152的电容，因此，例如，在将实施方式1应用于汽车控制系统的情况下，能够将在行驶中产生的缺陷防患于未然。此外，在将实施方式1应用于FA系统的情况下，能够提高该FA系统的运转率。并且，能够设定适当的维护时机，以在运转中取得准确的电容。因此，能够大幅地削减电容器152和设备的维护成本。

并且，估计电容器152的电容所需的信息仅是电容器152的两端电压Vdc，即使是现有的设备也容易取得，因此，还存在如下优点：容易在几乎不变更设备结构的情况下在现有的设备中追加电容器电容估计装置100。

实施方式2

PWM控制的载波频率的纹波分量也出现在电源电流中。

因此，在图1所示的实施方式2的电容器电容估计装置200中，作为输入信号，被输入表示电源电流的信号。

例如，在图3所示的电动机系统150中向实施方式2的电容器电容估计装置200输入表示电源电流Ib的输入信号而替代电容器152的两端电压Vdc。

另外，在设表示电源电流Ib的信号为输入信号的情况下，对电路串联地增加测定用的电阻以测定电流，测定电阻两端的电压，由此测定电源电流Ib。

实施方式3

PWM控制的载波频率的纹波分量也出现在逆变器的相电压和线间电压中。

因此，向图1所示的实施方式3的电容器电容估计装置300输入表示逆变器的线间电压的信号作为输入信号。

例如，在图3所示的电动机系统150中向实施方式3的电容器电容估计装置300输入表示逆变器153的相电压Vun、Vvn、Vwn中的任意一个的输入信号。

另外，也可以替代电容器152的两端电压Vdc，输入表示图3所示的逆变器153的线间电压Vuv、Vvw、Vwu中的任意一个的输入信号。

此外，在以上所述的实施方式1～3中，是在电容器电容估计装置100～300中提取特征量，但是，实施方式1～3不限于这样的例子。

例如，也可以构成为由电容器电容估计装置100～300的外部例如外部的服务器执行频域变换部106和载波频率分量提取部107中的处理这样的特征量提取涉及的处理，电容器电容估计装置100～300通过通信取得该结果。由此，即使在特征量的计算或电容器152的电容的估计花费的计算成本较大，仅通过电容器电容估计装置100～300中搭载的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)或ROM(Read Only Memory：只读存储器)无法实现的情况下，也能够构成电容器电容估计装置100～300。

如图12所示，具有实施方式1～3的电容器电容估计装置100～300中的任意一个、图3所示的电动机系统150、从电动机系统150得到动力而工作的设备170，由此，能够构成汽车控制系统180。这里的设备170是自动地操作汽车的方向盘等的自动驾驶系统等。

此外，如图12所示，具有实施方式1～3的电容器电容估计装置100～300中的任意一个、图3所示的电动机系统150和从电动机系统150得到动力而工作的设备171，由此，能够构成FA系统181。这里的设备171是自动地进行组装等的生产自动化系统等。

在以上所述的实施方式1～3中，是载波频率分量提取部107提取频率为载波频率和载波频率的整数倍的分量值，但是，实施方式1～3不限于这样的例子。

例如，载波频率分量提取部107也可以仅提取频率为载波频率的分量值。

标号说明

100、200、300：电容器电容估计装置；101：负载变动周期取得部；102：负载变动周期存储部；103：负载变动去除滤波器设计部；104：区间信号取得部；105：区间信号存储部；106：频域变换部；107：载波频率分量提取部；108：负载变动去除滤波器应用部；109：电容估计模型存储部；110：电容器电容估计部；150：电动机系统；151：电源；152：电容器；153：逆变器；154：电动机。