JP2006149064A - 車両駆動システムおよびそれを備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 システムの保護と運転者からの要求の実現の両立性が高められた車両駆動システムを提供する。
【解決手段】 インバータ１４を冷却するために流体である冷却水を循環させるポンプ４４および冷却水の熱を放出させ冷却するためのラジエータ４２と、ラジエータ４２によって冷却された冷却水の温度を測定し温度信号Ｔｃを出力する温度センサ４５が設けられる。制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲ１が大きなトルクを発生させるというものであったとしても、ラジエータ４２から出力される冷却水の温度Ｔｃがインバータ１４の現在の温度Ｔｉ１に近い場合はあまり冷却能力が高くないため、トルク指令値ＴＲ１に対してある制限を施してその制限を施した後のトルク指令値に基づいて駆動指示ＰＷＭＩ１，回生指示ＰＷＭＣ１をインバータ１４に出力する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、車両駆動システムおよびそれを備える車両に関し、より特定的には、回転電気を用いて車輪を駆動する車両駆動システムおよびそれを備える車両に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車および燃料電池車のようにモータを駆動源として用いる自動車が大きな注目を集めている。

特開２００２−１３６６２８号公報（特許文献１）には、駆動モータにサーミスタを取付け、駆動モータの温度が所定の設定温度を超えていない場合には通常の運転モードで走行し、駆動モータの温度が所定の設定温度を超えている場合には駆動モータに供給する電流値を減少させて走行する車両に関する技術が開示されている。
特開２００２−１３６６２８号公報 特表平６−５０８２５９号公報

しかし、特開平２００２−１３６６２８号公報（特許文献１）に開示された技術では、モータ温度のみに基づいてモータ電流に制限をかけるので、電動機の性能は十分に発揮できない場合がある。

たとえば、モータに対して焼損を防止するために冷却器によってモータを冷却する場合がある。この冷却器の能力が変動する場合には、単純にモータの温度のみに基づいて制限をかけるのでは、十分に能力に余裕がある冷却器を用いる必要がある。また、モータの温度は、制御装置に取込まれるまでに、無駄時間があるので、その無駄時間を見込んで予測制御しなければならず、温度センサの出力をそのまま用いるのでは、最適な制御が行なわれない。

またモータの焼損を恐れて、十分な余裕度をもってモータ電流に制限をかけるのでは、運転者の要求を十分満たすことができない場合が多くなる。

本発明の目的は、システムの保護と運転者からの要求の実現の両立性が高められた車両駆動システムを提供することである。

この発明は、車両駆動システムであって、回転電機駆動システムと、回転電機駆動システムを冷却する冷却装置と、冷却装置の回転電機駆動システムに対する冷却能力の変動に応じて回転電機駆動システムを制御する制御装置とを備える。

好ましくは、冷却装置は、流体を用いて回転電機駆動システムを冷却する。車両駆動システムは、回転電機駆動システムの温度を検知する第１の温度センサと、流体の温度を検知する第２の温度センサとをさらに備える。制御装置は、第１、第２の温度センサの出力を受け回転電機駆動システムと流体の温度差に応じて回転電機駆動システムの動作を制御する。

より好ましくは、制御装置は、第１の温度センサの出力に対して温度変化率を制限するなまし処理を行なって入力温度を求め、入力温度が所定の範囲内にある場合に入力温度に応じて回転電機駆動システムの負荷率の制限を行なう。なまし処理は、温度差に応じて温度変化率の制限度合いが定められる。

さらに好ましくは、なまし処理は、第１の温度センサの出力が温度の上昇を示すときは、温度差が大きいほど温度変化率の制限度合いは大きく定められる。

さらに好ましくは、なまし処理は、第１の温度センサの出力が温度の下降を示すときは、温度差が大きいほど温度変化率の制限度合いは小さく定められる。

好ましくは、回転電機駆動システムは、回転電機を含む。第１の温度センサは、回転電機の温度を検知する。流体は、回転電機の冷却水または冷却油である。

好ましくは、回転電機駆動システムは、回転電機と、回転電機の電流を制御するインバータとを含む。第１の温度センサは、インバータの温度を検知する。流体は、インバータの冷却水である。

好ましくは、回転電機駆動システムは、回転電機と、回転電機の電流を制御するインバータと、直流電源と、直流電源の電圧を昇圧してインバータに供給するコンバータとを含む。第１の温度センサは、コンバータの温度を検知する。流体は、コンバータの冷却水である。

好ましくは、回転電機駆動システムは、回転電機と、回転電機の電流を制御するインバータと、直流電源と、直流電源の電圧を昇圧してインバータに供給するコンバータと、直流電源とコンバータとの間に接続されるリアクトルとを含む。第１の温度センサは、リアクトルの温度を検知する。流体は、リアクトルの冷却水である。

この発明の他の局面に従うと、車両であって上記いずれかの車両駆動システムを備える。

本発明によれば、高温でのシステム保護と動力性能または燃費の両立性が高められた車両を実現することができる。

以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。

図１は、本発明の車両に搭載される車両駆動システム１００の構成を示す回路図である。

図１を参照して、車両駆動システム１００は、直流電源Ｂと、電圧センサ１０と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、電圧変換部２０と、インバータ１４と、電流センサ２４と、制御装置３０Ａとを備える。

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池である。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧値ＶＢを検出し、検出した直流電圧値ＶＢを制御装置３０Ａへ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０Ａからの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、Ｌ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。コンデンサＣ１は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２オン時において、直流電源Ｂの端子間電圧を平滑化する。

電圧変換部２０は、電圧センサ２１と、電流センサ１１と、リアクトルＬ１と、コンバータ１２と、コンデンサＣ２と、電圧センサ１３とを含む。リアクトルＬ１は、一方端がシステムリレーＳＲ１を介して直流電源Ｂの正極と接続される。

電流センサ１１は、直流電源Ｂとコンバータ１２との間に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０Ａへ出力する。

コンバータ１２は、電圧ＶＨを出力するコンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

電圧センサ２１はコンバータ１２の入力側の電圧を電圧値ＶＬとして検知する。電流センサ１１はリアクトルＬ１に流れる電流を電流値ＩＢとして検知する。コンデンサＣ２はコンバータ１２の出力側に接続されコンバータ１２から送られたエネルギを蓄積するとともに、電圧の平滑化を行なう。電圧センサ１３は、コンバータ１２の出力側の電圧すなわちコンデンサＣ２の電極間の電圧を電圧値ＶＨとして検知する。

インバータ１４は、コンバータ１２から昇圧電位を受けて交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、回生制動に伴い交流モータＭ１において発電された電力をコンバータ１２に戻す。このときコンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０Ａによって制御される。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノ
ードに接続される。

電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０Ａへ出力する。

制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１、電圧値ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流値ＩＢおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。そして制御装置３０Ａは、電圧変換部２０に対して昇圧指示ＰＷＵ，降圧指示ＰＷＤおよび停止指示ＳＴＰを出力する。さらに、制御装置３０Ａは、インバータ１４に対して、コンバータ１２の出力である直流電圧をモータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１とモータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

次に、電圧変換部２０の動作について簡単に説明する。電圧変換部２０中のコンバータ１２は、力行運転時には直流電源Ｂからの電力をインバータ１４に供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作する。逆に、回生運転時には、コンバータ１２は、直流電源ＢにモータＭ１で発電された電力を回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作する。

コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のオンとオフとを行なうことにより、昇圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンの状態においては、直流電源Ｂの正極からリアクトルＬ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を経由して直流電源Ｂの負極に電流が流れる経路が形成される。この電流が流れている間に、リアクトルＬ１にエネルギが蓄積される。

そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ状態にすると、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギはダイオードＤ１を介してインバータ１４側に流れる。これによりコンデンサＣ２の電極間の電圧が増大する。したがって、インバータ１４に与えられるコンバータ１２の出力電圧は昇圧される。

一方、コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンとオフとを行なうことにより降圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオンの状態においては、インバータ１４から回生される電流は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、リアクトル、直流電源Ｂへと流れる。

また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオフの状態においては、リアクトルＬ１、直流電源ＢおよびダイオードＤ２からなるループが形成され、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギが直流電源Ｂに回生される。この逆方向変換においては、インバータ１４が電力を供給する時間よりも、直流電源Ｂが電力を受ける時間の方が長くなり、インバータ１４における電圧は降圧されて直流電源Ｂに回生される。電圧変換部２０の動作は、以上の力行動作と回生動作とを適切に制御することで行なわれる。

なお、回生制御には、ハイブリッド自動車または電気自動車等を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動が含まれる。また、フットブレーキを操作しない場合であっても、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速させたりまたは加速を中止させたりするときが含まれる。

車両駆動システム１００は、電流センサ２８およびインバータ１４Ａをさらに備える。

インバータ１４Ａは、ノードＮ１とノードＮ２との間にインバータ１４と並列的に接続され、また共に電圧変換部２０に接続される。

インバータ１４Ａは、コンバータ１２から昇圧電位を受けて交流モータＭ２を駆動する。また、インバータ１４Ａは、回生制動に伴い交流モータＭ２において発電された電力をコンバータ１２に戻す。このときコンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０Ａによって制御される。

また、ハイブリッド車においては、エンジン２００とモータＭ１とが動力をやり取りし、あるときはモータＭ１はエンジンの始動を行ない、またあるときにはモータＭ１はエンジンの動力を受けて発電を行なうジェネレータとして働く。

インバータ１４Ａは、Ｕ相アーム１５Ａと、Ｖ相アーム１６Ａと、Ｗ相アーム１７Ａとを含む。Ｕ相アーム１５Ａ、Ｖ相アーム１６Ａ、およびＷ相アーム１７Ａは、コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。Ｕ相アーム１５Ａ、Ｖ相アーム１６Ａ、およびＷ相アーム１７Ａの構成は、Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７とそれぞれ同様であるので説明は繰返さない。

インバータ１４ＡのＵ，Ｖ，Ｗ相アームの中間点は、交流モータＭ２のＵ，Ｖ，Ｗ相コイルの各一方端にそれぞれ接続されている。すなわち、交流モータＭ２は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの他方端が中点に共に接続されている。

電流センサ２８は、交流モータＭ２に流れるモータ電流値ＭＣＲＴ２を検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０Ａへ出力する。

制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１、電圧値ＶＢ，ＶＬおよびＶＨ、電流値ＩＢおよびモータ電流値ＭＣＲＴ１に加えて、さらにモータＭ２に対応するトルク指令値ＴＲ２、モータ回転数ＭＲＮ２、およびモータ電流値ＭＣＲＴ２を受ける。

制御装置３０Ａは、これらの受けた入力に応じて、電圧変換部２０に対して昇圧指示ＰＷＵ，降圧指示ＰＷＤおよび停止指示ＳＴＰを出力する。

また、制御装置３０Ａは、インバータ１４に対しては、コンバータ１２の出力である直流電圧をモータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。

さらに、制御装置３０Ａは、インバータ１４Ａに対しては、コンバータ１２の出力である直流電圧をモータＭ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータＭ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。

車両駆動システム１００は、さらに、リアクトルＬ１の温度を測定し温度信号ＴＬを出力する温度センサ３６と、コンバータ１２の温度を測定し温度信号ＴＣＶを出力する温度センサ３５と、モータＭ１の温度を測定し温度信号ＴＭ１を出力する温度センサ３３と、モータＭ２の温度を測定し温度信号ＴＭ２を出力する温度センサ３４と、インバータ１４の温度を測定し温度信号Ｔｉ１を出力する温度センサ３１と、インバータ１４Ａの温度を測定し温度信号Ｔｉ２を出力する温度センサ３２とを含む。

制御装置３０Ａは、温度信号ＴＬ，ＴＣＶ，Ｔｉ１，Ｔｉ２，ＴＭ１，ＴＭ２の各々に後に説明するなまし処理を施して、なまし処理後の各温度信号に基づき各モータに対する電流制御を実施する。

図２は、図１の車両駆動システム１００に適用される冷却系を説明するための図である。

図２を参照して、インバータ１４を冷却するために流体である冷却水を循環させるポンプ４４と、冷却水の熱を放出させ冷却するためのラジエータ４２と、ラジエータ４２によって冷却された冷却水の温度を測定し温度信号Ｔｃを出力する温度センサ４５とが設けられる。

制御装置３０Ａは、運転者からの指示に応じたトルク指令値ＴＲ１に対して温度信号Ｔｃ，Ｔｉ１によって冷却装置の冷却能力を判断してこの冷却能力を踏まえた上でインバータ１４に対して駆動指示ＰＷＭＩ１，回生指示ＰＷＭＣ１を出力する。

すなわちトルク指令値ＴＲ１が大きなトルクを発生させるというものであったとしても、ラジエータ４２から出力される冷却水の温度Ｔｃがインバータ１４の現在の温度Ｔｉ１に近い場合はあまり冷却能力が高くないので、インバータ１４の温度はすぐ上昇してしまうことが考えられる。このため、トルク指令値ＴＲ１に対してある制限を施してその制限を施した後のトルク指令値に基づいて駆動指示ＰＷＭＩ１，回生指示ＰＷＭＣ１をインバータ１４に出力する。

なお、図２に示したような冷却系が、図１のインバータ１４Ａ，モータＭ１，Ｍ２およびコンバータ１２およびリアクトルＬ１に対しても設けられる。また、図２は冷却水で冷却する場合について説明したが、この冷却は、冷却油で行なわれてもよく、また空冷で行なわれてもよい。

図３は、実際の温度と測定温度の違いを説明するための概念図である。

図３を参照して、インバータ１４に内蔵されているスイッチング素子４６の実際の温度Ｔ０は、電流が流れると発熱により上昇する。しかし温度センサ３１は、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）の外側に貼付けられているので、インバータ１４のパッケージを伝導し温度センサ３１に伝達されるまでにある程度の時間を要する。また温度センサ３１の応答時間も時間遅れの原因となり得る。温度センサ３１から出力されたアナログ信号である温度信号Ｔｉ１は制御装置３０Ａに入力される。制御装置３０Ａの内部では、まずＡ／Ｄ変換器４８によってアナログ信号がデジタル値ＴＤに変換されてこのデジタル値ＴＤがＣＰＵ５６で処理される。ＣＰＵ５６は、デジタル値ＴＤに所定のなまし処理を施してインバータの電流制御の制御値として用いる。

図４は、なまし処理およびなまし定数を説明するための図である。

図４を参照して、元の入力であるデジタル値ＴＤが時刻０においてステップ的にＤＴだけ上昇した場合を考える。

これに対しなまし定数ｔｎが２０ｍｓである場合を温度値Ｔ１とする。温度値Ｔ１は、時刻０から２０ｍｓかけてＤＴだけ上昇するように温度変化率が制限される。

また、なまし定数ｔｎが４０ｍｓの場合を温度値Ｔ２に示す。温度値Ｔ２の場合は時刻０から４０ｍｓかけてＤＴだけ温度が上昇するように温度変化率がさらに制限される。すなわち、なまし定数が大きければ温度変化の傾きは小さくなる。

図３のＣＰＵ５６はデジタル値ＴＤに対してこのようななまし処理を施してインバータの駆動制御、回生制御に用いる。

図５は、素子温度と冷却水の温度との温度差について説明するための図である。

図６は、冷却水温に対してなまし処理定数ｔｎがどのように設定されるかを示す図である。

図５、図６を参照して、素子温度Ｔ０に対して冷却水温がＴＡである場合と冷却水温がＴＢである場合とについて考える。冷却水温ＴＡの場合には素子温度Ｔ０との温度差が小であり冷却能力は低い。一方、素子温度Ｔ０に対して冷却水温がＴＢである場合には温度差が大きく、より多く放熱が行なわれ冷却能力は高いといえる。

温度上昇時には、冷却水温ＴＡの場合にはなまし処理定数はｔｎ１に設定され、冷却水温がＴＢの場合にはなまし処理定数をｔｎ２に設定される。ただし、なまし処理定数ｔｎ１はｔｎ２よりも小さく設定される。

すなわち温度上昇時においては冷却水温が高いＴＡである場合には、なまし処理定数は小さく設定され、制御に用いられる入力温度の傾きは大きくなる。

一方、冷却水温が低いＴＢである場合には、なまし処理定数は大きく設定され、その結果制御に用いられる入力温度の変化の傾きは小さくなる。

次に図６の温度下降時について述べる。温度下降時については冷却水温がＴＡである場合にはなまし処理定数はｔｎ３に設定され冷却水温がＴＢである場合にはなまし処理定数はｔｎ４に設定される。ただし、なまし処理定数ｔｎ３はｔｎ４よりも大きく設定される。

すなわち冷却水温が高く冷却能力が小さい場合にはなまし処理定数は大きく設定され制御に用いられる入力温度の傾きは小さくなる。

一方、冷却水温が低く冷却能力が大きい場合には、なまし処理定数は小さく設定され制御に用いられる入力温度の傾きは大となる。

図７は、図３のＣＰＵ５６で行なわれる負荷率の制限処理を説明するためのフローチャートである。

図３、図７を参照して、まず処理が開始されるとステップＳ１においてインバータ１４のインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）の温度信号Ｔｉ１とインバータ冷却水の温度信号Ｔｃの入力が行なわれる。

そして図３のＣＰＵ５６はインバータＩＰＭ温度とインバータ冷却水温度の差分によりなまし処理定数を決定する（ステップＳ２）。この決定は、図５、図６で説明した関係に基づいて行なわれる。

そして処理はステップＳ３に進み、センサ入力値すなわちインバータＩＰＭ温度に対して決定されたなまし処理定数を用いてなまし処理が行なわれ入力温度が決定される。

そしてステップＳ４において、なまし処理を施されたセンサ入力値を元に負荷率制限が行なわれる。そして負荷率制限制御の処理は終了する。

図８は、本発明により温度上昇時に負荷率制限が行なわれた状態を説明するための波形図である。

図８を参照して、時刻ｔ０において運転者の指示によりモータのトルクの増大が指示される。冷却水温が高く冷却能力が低い場合には、ＴｉＡに示すようになまし処理定数が小さく設定され、その結果なまし処理が施された後の温度の傾きは比較的大きくなる。すなわち温度変化が直ちに反映されることになる。

すると時刻ｔ１において温度が所定の負荷率制限範囲到達し、負荷率の制限が開始される。その結果トルク電流は時刻ｔ１から時刻ｔ３の間で１００％から０％に向けて減少していく。これにより速やかなインバータ等の保護が図られる。このためたとえば標準的ななまし定数を固定的に採用したＴｉＣの場合と比べると冷却装置の最適化が図られ装置全体を小型化することができる。

一方、冷却水温が低く冷却能力が十分にある場合には、ＴｉＢに示すようになまし処理定数が大きく設定され、その結果温度変化は負荷率の制限に反映されにくくなる。その結果時刻ｔ４において負荷率の制限が開始され時刻ｔ６に至るまでトルク電流は１００％から０％に徐々に減少される。これにより、常に標準的ななまし処理定数を固定的に採用するＴｉＣの場合と比べると、たとえば運転者が追い越し時に急加速を要求した場合などには、トルク電流が途中で制限され所望の加速が得られなくなるといったことが少なくなる。

図９は、温度下降時の負荷率の制限について説明するための図である。

図９を参照して、時刻ｔ０においてインバータ等の温度が十分に高くなってしまっており、負荷率が１００％制限されている状態であったとする。冷却水の温度が低く十分に冷却能力がある場合には、温度は速やかに低下していくものと考えられるのでなまし処理定数は小さく設定されＴｉＢに示すように温度変化の傾きは急になる。その結果トルク電流は時刻ｔ０で０％に制限されていたのが時刻ｔ１には１００％に回復され動力性能が速く確保される。この場合は固定的に標準のなまし処理定数を採用したＴｉＣの場合と比べると動力性能の回復が速く行なわれるというメリットが得られる。

一方、冷却水の温度が高く冷却能力が低い場合にはＴｉＡに示すようになまし処理定数は大きく設定されその結果温度下降時の温度の傾きは小さくなる。その結果トルク電流は時刻ｔ０から時刻ｔ３に向けて徐々に０％から１００％まで回復することになる。その結果、冷却装置の能力は過度な余裕を持つ必要がなくなるので、標準的ななまし定数を固定的に採用するＴｉＣの場合と比べると装置全体の小型化を図ることができる。

なお、本実施の形態においては図２、図７などではインバータについての温度のなまし処理について説明したが、他のユニットに対しても同様に本発明を適用することができる。たとえば図１のコンバータ１２の温度を示す温度信号ＴＣＶ、モータＭ１の温度を示す信号ＴＭ１、モータＭ２の温度を示す信号ＴＭ２、リアクトルＬ１の温度を示すＴＬ、インバータ１４Ａの温度を示すＴｉ２に対しても同様ななまし処理を施すことによって運転者の要求と車両駆動装置の保護の両立性を高めることができる。

また、以上のような各測定温度に対してなまし処理を施すことが考えられるが、各測定温度に対するなまし処理を適宜組合せることも当初から予定している。

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。

本発明の車両に搭載される車両駆動システム１００の構成を示す回路図である。 図１の車両駆動システム１００に適用される冷却系を説明するための図である。 実際の温度と測定温度の違いを説明するための概念図である。 なまし処理およびなまし定数を説明するための図である。 素子温度と冷却水の温度との温度差について説明するための図である。 冷却水温に対してなまし処理定数ｔｎがどのように設定されるかを示す図である。 図３のＣＰＵ５６で行なわれる負荷率の制限処理を説明するためのフローチャートである。 本発明により温度上昇時に負荷率制限が行なわれた状態を説明するための波形図である。 温度下降時の負荷率の制限について説明するための図である。

符号の説明

１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４，２８ 電流センサ、１２ コンバータ、１４，１４Ａ インバータ、１５，１５Ａ Ｕ相アーム、１６，１６Ａ Ｖ相アーム、１７，１７Ａ Ｗ相アーム、２０ 電圧変換部、３０Ａ 制御装置、３１〜３６，４５ 温度センサ、４２ ラジエータ、４４ ポンプ、４６ スイッチング素子、４８ 変換器、５６ ＣＰＵ、１００ 車両駆動システム、２００ エンジン、Ｂ 直流電源、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１，Ｍ２ モータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。

Claims (10)

1. 回転電機駆動システムと、
   前記回転電機駆動システムを冷却する冷却装置と、
   前記冷却装置の前記回転電機駆動システムに対する冷却能力の変動に応じて前記回転電機駆動システムを制御する制御装置とを備える、車両駆動システム。
2. 前記冷却装置は、流体を用いて前記回転電機駆動システムを冷却し、
   前記車両駆動システムは、
   前記回転電機駆動システムの温度を検知する第１の温度センサと、
   前記流体の温度を検知する第２の温度センサとをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１、第２の温度センサの出力を受け前記回転電機駆動システムと前記流体の温度差に応じて前記回転電機駆動システムの動作を制御する、請求項１に記載の車両駆動システム。
3. 前記制御装置は、
   前記第１の温度センサの出力に対して温度変化率を制限するなまし処理を行なって入力温度を求め、前記入力温度が所定の範囲内にある場合に前記入力温度に応じて前記回転電機駆動システムの負荷率の制限を行ない、
   前記なまし処理は、前記温度差に応じて温度変化率の制限度合いが定められる、請求項２に記載の車両駆動システム。
4. 前記なまし処理は、前記第１の温度センサの出力が温度の上昇を示すときは、前記温度差が大きいほど前記温度変化率の制限度合いは大きく定められる、請求項３に記載の車両駆動システム。
5. 前記なまし処理は、前記第１の温度センサの出力が温度の下降を示すときは、前記温度差が大きいほど前記温度変化率の制限度合いは小さく定められる、請求項３または４に記載の車両駆動システム。
6. 前記回転電機駆動システムは、
   回転電機を含み、
   前記第１の温度センサは、前記回転電機の温度を検知し、
   前記流体は、前記回転電機の冷却水または冷却油である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両駆動システム。
7. 前記回転電機駆動システムは、
   回転電機と、
   前記回転電機の電流を制御するインバータとを含み、
   前記第１の温度センサは、前記インバータの温度を検知し、
   前記流体は、前記インバータの冷却水である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両駆動システム。
8. 前記回転電機駆動システムは、
   回転電機と、
   前記回転電機の電流を制御するインバータと、
   直流電源と、
   前記直流電源の電圧を昇圧して前記インバータに供給するコンバータとを含み、
   前記第１の温度センサは、前記コンバータの温度を検知し、
   前記流体は、前記コンバータの冷却水である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両駆動システム。
9. 前記回転電機駆動システムは、
   回転電機と、
   前記回転電機の電流を制御するインバータと、
   直流電源と、
   前記直流電源の電圧を昇圧して前記インバータに供給するコンバータと、
   前記直流電源と前記コンバータとの間に接続されるリアクトルとを含み、
   前記第１の温度センサは、前記リアクトルの温度を検知し、
   前記流体は、前記リアクトルの冷却水である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両駆動システム。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両駆動システムを備える車両。

Images