JP2007181345A

JP2007181345A - 自動車

Info

Publication number: JP2007181345A
Application number: JP2005378425A
Authority: JP
Inventors: Natsuki Tanaka; 夏樹田中; Takayuki Sakai; 隆行酒井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】複数相の巻線を有する走行モータと、当該走行モータに複数相の交流電流を供給するインバータとを備える自動車において、インバータの短絡故障により、走行モータからインバータに逆起電流が供給され、その逆起電流によって走行モータとインバータとを接続するケーブルが発熱し、溶損することを防ぐ。
【解決手段】短絡検知回路５０が、インバータ３０の短絡状態を検知すると、ファンモータ制御回路４６が、インバータ３０から走行モータ２０へ交流電流を出力するためのケーブル群３２を冷却するために、ファンモータ制御回路４６にファン駆動指令を出力し、ラジエターファン４２を駆動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数相の巻線を有する走行モータを少なくとも駆動源として走行する自動車に関する。

複数相の巻線を有する走行モータと、当該走行モータに複数相の交流電流を供給するインバータとを備えるハイブリッド式電気自動車や燃料電池自動車等の自動車において、インバータに設けられ、上記複数相の巻線に順次交流電流を供給するためのスイッチング素子群の少なくとも一つが短絡異常状態となり、インバータから正常に走行モータへ複数相の交流電流が供給されなくなる場合がある。このようなインバータの短絡故障が起こると、走行モータの逆起電力により、走行モータからインバータに逆起電流が供給されるおそれがある。そして、この逆起電流によって、走行モータとインバータとを接続するケーブルが発熱し、ケーブルが溶損するおそれがある。

特許文献１には、電子機器用ラジエター及び内燃機関用ラジエターの空気が共通のファンによって吸引されるように、電子機器用ラジエターを内燃機関用ラジエターの近傍に配置し、ファンが電子機器用ラジエターを越えて空気流を生じさせることが開示されている。

特許文献２には、インバータと三相交流発電電動機とを空冷ヒートシンクを介して配置し、さらに空冷ヒートシンクを流通する冷却空気が冷却空気用ダクトで折り返して冷却ファンからロータへ流れるようにすることが開示されている。

特許文献３には、空調コンプレッサ用交流モータを制御するインバータ装置を、冷凍サイクル装置のコンデンサ冷却用電動ファンの風で冷却することが開示されている。

このように各特許文献には、車両が備えるファンからの風を利用して、インバータ等を空冷することが提案されている。

しかし、いずれの特許文献においても、上記のようなインバータの短絡故障により、走行モータからインバータに逆起電流が供給され、走行モータとインバータとを接続するケーブルが発熱し、ケーブルが溶損する場合を考慮していない。

特開２００４−４８９８７号公報特開２００３−２５９６００号公報特開２００２−３１６５２９号公報

本発明は、複数相の巻線を有する走行モータと、当該走行モータに複数相の交流電流を供給するインバータとを備える自動車において、インバータの短絡故障により、走行モータからインバータに逆起電流が供給され、その逆起電流によって走行モータとインバータとを接続するケーブルが発熱し、溶損することを防ぐ。

本発明に係る自動車は、複数相の巻線を有する走行モータと、当該走行モータに複数相の交流電流を供給するインバータとを備える自動車において、ラジエターを冷却するための空気流を発生させるラジエターファンと、前記インバータの短絡状態を検知する短絡検知回路と、前記短絡検知回路が短絡状態を検知すると、前記インバータから前記走行モータへ交流電流を出力するためのケーブルを冷却するために、前記ラジエターファンの駆動を開始させるファン制御回路と、を備えることを特徴とする。

本発明の１つの態様によれば、ファン制御回路は、前記短絡検知回路が短絡状態を検知した際における前記走行モータの回転数を検知し、当該回転数に基づいて、前記ラジエターファンの停止時点を決定し、当該停止時点を過ぎると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする。

この場合ファン制御回路は、例えば、走行モータの回転数に応じたラジエターファンの駆動期間が登録されたテーブルを参照することで、前記ラジエターファンの停止時点を決定する。

また、本発明の１つの態様によれば、前記ファン制御回路は、前記短絡検知回路が短絡状態を検知してから前記走行モータが停止するまでの停止期間を検知し、当該停止期間に基づいて、前記ラジエターファンの停止時点を決定し、当該停止時点を過ぎると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする。

この場合ファン制御回路は、例えば前記走行モータが停止するまでの停止期間に応じたラジエターファンの駆動期間が登録されたテーブルを参照することで、前記ラジエターファンの停止時点を決定する。

さらに、本発明の１つの態様によれば、前記ファン制御回路は、前記短絡検知回路が短絡状態を検知した際における前記走行モータの回転数を検知し、前記短絡検知回路が短絡状態を検知してから前記走行モータが停止するまでの停止期間を検知し、前記回転数と前記停止期間とに基づいて前記ラジエターファンの停止時点を決定し、当該停止時点が過ぎると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする。

この場合ファン制御回路は、例えば、前記ファン制御回路は、走行モータの回転数と前記走行モータが停止するまでの停止期間とに応じたラジエターファンの駆動期間が登録されたテーブルを参照することで、前記ラジエターファンの停止時点を決定する。

加えて、本発明の１つの態様によれば、前記ファン制御回路は、前記ケーブルの温度を検知し、当該温度が所定の閾温度以下になると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、インバータの短絡故障により、走行モータからインバータに逆起電流が供給され、その逆起電流によってケーブルが発熱する場合でも、その発熱を抑制することができケーブルの溶損を防ぐことができる。

本発明を実施するための最良の形態について、以下図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態における自動車の概略構成を示す図である。本実施形態では、駆動源として、エンジンと走行モータとを備えるハイブリッド式電気自動車を例に説明するが、駆動源として走行モータを備える燃料電池自動車など他の自動車にも本実施形態は適用可能である。

図１において、自動車は、駆動源として、エンジン１０と、三相の巻線を有する走行モータ２０と、走行モータ２０に三相の交流電流を供給するインバータ３０と、走行モータ２０とインバータ３０とを電気的に接続し、インバータ３０から走行モータ２０に三相交流電流を供給するケーブル群３２と、備える。ケーブル群３２は、後述するラジエターファン４２からの冷却風を享受しやすい場所に配置されることが望ましい。

また、自動車は、エンジン等を冷却するためのラジエター４０と、ラジエター４０に冷却風を供給するラジエターファン４２と、ラジエターファン４２を駆動するファンモータ４４と、ファンモータ４４のファン駆動を制御するファンモータ制御回路４６と、インバータ３０の短絡状態を検知する短絡検知回路５０とを備える。インバータ３０の短絡状態の検知は、公知の短絡状態の検知方法を用いればよく、例えば、インバータ３０から出力される交流電流の実効電流を測定し、その実効電流が所定の閾電流を超えた場合に、短絡状態と検知すればよい。なお、インバータ３０の短絡は、例えば、複数相の巻線に順次交流電流を供給するためのスイッチング素子群の少なくとも一つが短絡異常状態となり、インバータ３０から正常に走行モータ２０へ三相の交流電流が供給されなくなる場合のことをいう。

このように構成された本実施形態において、短絡検知回路５０がインバータ３０の短絡を検知すると、ファンモータ制御回路４６が強制的にラジエターファン４２を駆動させる。また、ファンモータ制御回路４６は、ラジエターファン４２を強制的に駆動させた後、逆起電流がケーブル群３２へ出力されなくなってから、つまり走行モータ２０が停止してから所定の期間を経過後にラジエターファン４２の駆動を停止させる。

ここで、所定の期間としては、予め定めた固定期間でもよい。しかし、ケーブル群３２の上昇温度は、ケーブル群３２に出力される走行モータからの逆起電流の大きさや逆起電流を出力してから走行モータが停止するまでの停止期間によって変化する。また、ケーブル群３２を冷却させるまでの期間は、上昇温度に依存する。そのため、上昇温度が大きいほどラジエターファン４２の駆動期間を長くすることが望ましい。

インバータ３０の短絡状態を検知した際の走行モータ２０の回転数が大きければ、逆起電流は大きくなり、ケーブル群３２の温度上昇幅も大きくなる。さらに、インバータ３０の短絡状態を検知してから走行モータ２０が停止するまでの停止期間が長ければ、それだけケーブル群３２に逆起電流が出力される期間が長くなるため、ケーブル群３２の温度上昇幅は大きくなる。そこで、ファンモータ制御回路４６は、インバータ３０の短絡状態を検知した際の走行モータ２０の回転数と、インバータ３０の短絡状態を検知してから走行モータ２０が停止するまでの停止期間に基づいて、走行モータ２０が停止してからラジエターファン４２の駆動を停止させるまでのファン駆動期間を決定し、そのファン駆動期間からラジエターファン４２のファン停止時点を決定することが望ましい。例えば、回転数と停止期間とに応じたファン駆動期間を示すテーブルを予め用意しておき、このテーブルを参照することで走行モータ２０が停止してからラジエターファン４２の駆動を停止させるまでのファン駆動期間を決定し、そのファン駆動期間に基づいてファン停止時点を決定すればよい。このテーブルは、例えば、次のように作成すればよい。まず、短絡状態を検知した際の走行モータ２０の回転数と短絡状態を検知してから走行モータ２０が停止するまでの停止期間とを変えながら、ラジエターファン４２を駆動させ、ケーブル群３２の温度を測定する。そして、その温度がケーブル群３２の溶損のおそれが少ない適正温度になるまでの期間を測定し、その測定結果に基づいてテーブルを作成する。図２は、テーブルの一例を示す。図２に示すように、テーブルには、回転数１００と停止期間１０２とに応じたファン駆動期間１０４が登録されている。ここで、ファン駆動期間１０４は、走行モータ２０が停止してからラジエターファン４２を停止させるまでの期間を示す。よって、ファンモータ制御回路４６は、図２に示すテーブルを参照することで、回転数と停止期間とに基づいて、まずファン駆動期間を決定し、決定したファン駆動期間に基づいて、ファン停止時点を決定することができる。

以上のように、本実施形態では、短絡検知回路５０がインバータ３０の短絡を検知すると、ファンモータ制御回路４６が強制的にラジエターファン４２を所定の期間駆動させ、そのラジエターファン４２から発生する空気流によりケーブル群３２を冷却する。よって、インバータ３０の短絡故障により、走行モータ２０からインバータ３０に逆起電流が供給され、その逆起電流によってケーブル群３２が発熱する場合でも、その発熱を抑制することができケーブル群３２の溶損を防ぐことができる。

続いて、図３に示すフローチャートを用いて、短絡検知回路５０がインバータ３０の短絡を検知した場合におけるファンモータ制御回路４６の処理手順について説明する。

ファンモータ制御回路４６は、短絡検知回路５０がインバータ３０の短絡を検知すると（Ｓ１００）、走行モータ２０の回転数を検知する回転数センサから短絡を検知した際の走行モータ２０の回転数を取得し、短絡を検知してから走行モータ２０が停止するまでの停止期間を測定するための計測タイマをセットする（Ｓ１０２）。次いで、ファンモータ制御回路４６は、ファンモータ４４に対してファン駆動指令を出力し、ラジエターファン４２の駆動を開始する（Ｓ１０４）。

ファンモータ制御回路４６は、走行モータ２０が停止するまで、つまり、自動車が停止するまで、ファンモータ４４を駆動し続ける。その後、ファンモータ制御回路４６は、走行モータ２０が停止すると（ステップＳ１０６での判定結果が、肯定「Ｙ」）、計測タイマを停止し、短絡を検知してから走行モータ２０が停止するまでの停止期間を算出する（Ｓ１０８）。さらに、ファンモータ制御回路４６は、ステップＳ１０２で取得した走行モータ２０の回転数と停止期間とに基づいて、ファン停止時点を決定する（Ｓ１１０）。その後、ファンモータ制御回路４６は、ファン停止時点を経過すると（ステップＳ１１２の判定結果が、肯定「Ｙ」）、ファンモータ４４に停止指令を出力する（Ｓ１１４）。

以上、本実施形態では、短絡検知回路５０がインバータ３０の短絡を検知すると、ファンモータ制御回路４６が強制的にラジエターファン４２を所定の期間駆動させ、そのラジエターファン４２から発生する空気流によりケーブル群３２を冷却する。よって、インバータ３０の短絡故障により、走行モータ２０からインバータ３０に逆起電流が供給され、その逆起電流によってケーブル群３２が発熱する場合でも、その発熱を抑制することができケーブル群３２の溶損を防ぐことができる。

なお、上記では、走行モータ２０の回転数と、走行モータ２０の停止するまでの期間に基づいて、ファン駆動期間を決定する例について説明した。しかし、簡易的には、走行モータ２０の回転数のみや停止期間のみをパラメータとしてファン駆動期間を決定してもよい。

また、その他の例としては、例えば、ケーブル群３２の温度センサを別途設けて、ファンモータ制御回路４６が、温度センサからの温度情報に基づいて、ケーブル群３２の温度を監視し、ケーブル群３２の温度が溶損を生じない所定の閾温度以下となった場合に、ラジエターファン４２を停止させてもよい。

図４は、ファンモータ制御回路４６が、ケーブル群３２の温度に応じて、ラジエターファン４２を停止させる場合の処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、この場合、ファンモータ制御回路４６は、走行モータ２０が停止した後（ステップＳ１０６の判定結果が、肯定「Ｙ」）、温度センサからケーブル群３２の温度情報を取得し（Ｓ１２０）、ケーブル温度が所定の閾温度以下になったら（ステップＳ１２２の判定結果が、肯定「Ｙ」）、ファンモータ４４に停止指令を出力する（Ｓ１２４）。

以上のように、ファンモータ制御回路４６は、ケーブル群３２の温度を監視し、ケーブル群３２の温度が溶損を生じない所定の閾温度以下となった場合に、ラジエターファン４２を停止させてもよい。

本実施形態に係る自動車のブロック構成図を示す。ファン制御回路がファン停止時点を決定する際に参照するテーブルの一例を示す図である。短絡検知回路がインバータの短絡を検知した場合におけるファン制御回路の処理手順を示すフローチャートである。短絡検知回路がインバータの短絡を検知した場合におけるファン制御回路の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０エンジン、２０走行モータ、３０インバータ、３２ケーブル群、４０ラジエター、４２ラジエターファン、４４ファンモータ、４６ファンモータ制御回路
、５０短絡検知回路。

Claims

複数相の巻線を有する走行モータと、当該走行モータに複数相の交流電流を供給するインバータとを備える自動車において、
ラジエターを冷却するための空気流を発生させるラジエターファンと、
前記インバータの短絡状態を検知する短絡検知回路と、
前記短絡検知回路が短絡状態を検知すると、前記インバータから前記走行モータへ交流電流を出力するためのケーブルを冷却するために、前記ラジエターファンの駆動を開始させるファン制御回路と、
を備える自動車。
請求項１に記載の自動車において、
前記ファン制御回路は、
前記短絡検知回路が短絡状態を検知した際における前記走行モータの回転数を検知し、当該回転数に基づいて、前記ラジエターファンの停止時点を決定し、当該停止時点を過ぎると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする自動車。
請求項２に記載の自動車において、
前記ファン制御回路は、
走行モータの回転数に応じたラジエターファンの駆動期間が登録されたテーブルを参照することで、前記ラジエターファンの停止時点を決定することを特徴とする自動車。
請求項１に記載の自動車において、
前記ファン制御回路は、
前記短絡検知回路が短絡状態を検知してから前記走行モータが停止するまでの停止期間を検知し、当該停止期間に基づいて、前記ラジエターファンの停止時点を決定し、当該停止時点を過ぎると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする自動車。
請求項４に記載の自動車において、
前記ファン制御回路は、
前記走行モータが停止するまでの停止期間に応じたラジエターファンの駆動期間が登録されたテーブルを参照することで、前記ラジエターファンの停止時点を決定することを特徴とする自動車。
請求項１に記載の自動車において、
前記ファン制御回路は、
前記短絡検知回路が短絡状態を検知した際における前記走行モータの回転数を検知し、
前記短絡検知回路が短絡状態を検知してから前記走行モータが停止するまでの停止期間を検知し、
前記回転数と前記停止期間とに基づいて前記ラジエターファンの停止時点を決定し、当該停止時点が過ぎると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする自動車。
請求項６に記載の自動車において、
前記ファン制御回路は、
走行モータの回転数と前記走行モータが停止するまでの停止期間とに応じたラジエターファンの駆動期間が登録されたテーブルを参照することで、前記ラジエターファンの停止時点を決定することを特徴とする自動車。
請求項１に記載の自動車において、
前記ファン制御回路は、
前記ケーブルの温度を検知し、当該温度が所定の閾温度以下になると、前記ラジエターファンの駆動を停止させることを特徴とする自動車。