JP2008189249A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ低コストな装置構成によって、蓄電機構を速やかに昇温可能な冷却システムを提供する。
【解決手段】冷却システムは、バッテリ１０の冷却系統をインバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の冷却系統と共通化した構成である。本構成において制御装置３０は、バッテリ温度が所定の温度下限値を下回るときにはバッテリ１０の昇温制御を実行する。制御装置３０は、冷媒路６４からの冷却水がバイパス路６８へ出力されるように切替弁５６の動作を制御する。さらに制御装置３０は、冷却水温が所定の温度よりも低い場合には、インバータ装置２０に含まれるスイッチング素子におけるスイッチング動作時の電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ装置２０を制御する。この結果、小型かつ低コストな構成の冷却システムによって、低温時に発生するバッテリ１０の容量低下が速やかに回復される。
【選択図】図２

Description

この発明は、冷却システムに関し、特に、負荷駆動回路の冷却システムに関する。

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする車両が注目されている。このような車両には、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電したりするために、二次電池や電気二重層キャパシタなどからなる蓄電機構が搭載されている。

このような電動機を駆動力源とする車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電機構の充放電容量を大きくすることが望ましい。

一方、蓄電機構は、電気化学的な作用を利用して電気エネルギーを蓄えるので、その充放電特性は温度の影響を受けやすい。一般的な蓄電機構では、低温になるほど、その充放電性能が低下する。そのため、所定の充放電性能を維持するためには、蓄電機構の温度管理、特に昇温制御が重要となる。

たとえば特開平６−２４２３８号公報（特許文献１）には、電気自動車に搭載されたバッテリの温度を適正な温度範囲に制御するバッテリ温度制御装置が開示される。これによれば、バッテリ温度制御装置は、バッテリを冷却・加熱するための循環水路を備える、この循環水路は、バッテリ保温槽の内部の冷却水を車外空気と熱交換するラジエータ、あるいは、車内空気と熱交換するヒートコアへ循環させるとともに、車両の起動によって発熱する発熱部材としてのインバータおよびモータにも循環可能に設けられている。バッテリ温度制御装置は、冬期などで充電中にバッテリの温度が適正温度よりも低いとき、始動時にバッテリの温度が適正温度よりも低いとき、または、イグニッションがオンで車速がゼロのときには、バッテリ保温槽に設けられた電気ヒータでバッテリを加熱する。その一方、車速がゼロ以外（走行中）の場合には、モータおよびインバータが適温以上であるときに、モータおよびインバータの放出する熱を利用してバッテリを加熱する。

また、特開平６−２３１８０７号公報（特許文献２）には、車室内を暖房するための燃焼式ヒータの周囲にバッテリを配置するとともに、作動状態における燃焼式ヒータの排熱をバッテリに伝達する伝達手段を有する電気自動車のバッテリ加温装置が開示される。
特開平６−２４２３８号公報 特開平６−２３１８０７号公報

しかしながら、特開平６−２４２３８号公報に開示されるバッテリ温度制御装置では、モータおよびインバータの放出する熱を利用してバッテリを加熱する構成が開示されているが、始動時または車速がゼロのときのように、モータおよびインバータが適温よりも低い場合については、電気ヒータをオンしてバッテリを加熱する構成となっている。

そのため、特開平６−２４２３８号公報は、電気ヒータと電気ヒータの電源とをバッテリ保温槽に設ける必要が生じるため、バッテリ温度制御装置が大型化するとともに、コストが嵩むという問題があった。

また、特開平６−２３１８０７号公報に開示されるバッテリ加温装置では、バッテリトレイの中央に燃焼式ヒータが配置され、その周囲に複数のバッテリが配置される構成が開示されていることから、バッテリを小型化かつ低コスト化を図ることが困難となっていた。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型かつ低コストな装置構成によって、蓄電機構を昇温可能な冷却システムを提供することである。

この発明によれば、冷却システムは、充放電可能に構成された蓄電機構と、蓄電機構から電力の供給を受けて電気負荷を駆動する駆動回路とを有する負荷駆動装置と、負荷駆動装置を冷却する冷却装置と、負荷駆動装置および冷却装置の動作を制御する制御装置とを備える。冷却装置は、冷媒を通流する冷媒路を含む。蓄電機構は、駆動回路と冷媒路を共有するように配設される。制御装置は、蓄電機構の温度が所定の温度下限値を下回るときに、蓄電機構の昇温制御を実行する昇温制御手段を含む。昇温制御手段は、駆動回路からの発熱量を推定する推定手段と、推定手段によって推定された駆動回路からの発熱量が、蓄電機構を暖めるのに必要な熱量に満たないときに、駆動回路に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、駆動回路を制御する駆動制御手段とを含む。

上記の冷却システムによれば、蓄電機構の冷却系統を駆動回路の冷却系統と共通化した構成において、蓄電機構の昇温制御時に、駆動回路からの発熱量が昇温制御を行なうのに十分でない場合には、駆動回路の電力損失を大きくする。これにより、発熱量が増加した駆動回路と熱交換を行なった冷媒によって、蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。その結果、小型かつ低コストな構成の冷却システムによって、蓄電機構の充放電性能を確保して、電気負荷の動作信頼性を高めることができる。

好ましくは、冷却装置は、冷媒路に配設され、冷媒を冷却するラジエータと、ラジエータのバイパス路と、ラジエータおよびバイパス路のいずれかに冷媒を通流させるための切替弁とを含む。昇温制御手段は、冷媒がバイパス路を通流するように切替弁の動作を制御する切替弁制御手段をさらに含む。

上記の冷却システムによれば、昇温制御の実行時には、冷媒は、ラジエータを介することなく循環するので、駆動回路から発生する熱を蓄電機構に効率良く輸送することができる。その結果、蓄電機構を速やかに暖めることができる。

好ましくは、駆動回路は、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電機構と電気負荷との間で電力変換を行なう電力変換器を含む。駆動制御手段は、スイッチング動作時に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、スイッチング動作時の電力損失を大きくして駆動回路からの発熱量を増加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御手段は、スイッチング素子がオンされた状態での通電抵抗が通常制御時よりも高くなるように、スイッチング素子の駆動電源を制御する。

上記の冷却システムによれば、スイッチング素子をオンしたときの定常損失を大きくして駆動回路からの発熱量を増加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御手段は、スイッチング素子がオフされた状態での通電抵抗が通常動作時よりも低くなるように、スイッチング素子の駆動電源を制御する。

上記の冷却システムによれば、スイッチング素子をオフしたときの定常損失を大きくして駆動回路からの発熱量を増加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下をより速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御手段は、スイッチング素子のスイッチング速度が通常動作時よりも遅くなるように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、スイッチング動作時に発生するスイッチング損失を大きくして駆動回路からの発熱量を増加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御手段は、スイッチング素子の駆動電源とスイッチング素子の制御電極との間に電気的に接続される電気抵抗を、第１の抵抗値から第１の抵抗値よりも大きい第２の抵抗値に切り替える。

上記の冷却システムによれば、簡易な構成でスイッチング損失を大きくすることができるため、小型かつ低コストな装置構成によって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、電気負荷は、回転電機である。駆動制御手段は、回転電機の駆動効率が通常動作時よりも低くなるように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、回転電機の駆動効率を低下させることによって回転電機に流れる駆動電流が大きくなり、駆動回路の自己発熱量が増加するため、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、回転電機は、通常動作時において、要求トルクの発生に第１の電流振幅の駆動電流を要する第１の動作点で動作する。駆動制御手段は、回転電機が、同一の要求トルクの発生に第１の電流振幅よりも大きい第２の電流振幅の駆動電流を要する第２の動作点で動作するように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、回転電機に流れる駆動電流を大きくすることによって、駆動回路からの発熱量が増加するため、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。また、駆動回路および回転電機が自己発熱によって暖められるので、電気負荷の動作信頼性が向上する。

好ましくは、推定手段は、冷媒の温度、駆動回路の温度、および駆動回路を流れる駆動電流のいずれかに基づいて、駆動回路からの発熱量を推定する。

上記の冷却システムによれば、駆動回路からの発熱量を容易に推定することができる。
好ましくは、蓄電機構は、さらに、電気負荷と冷媒路を共有するように配設される。

上記の冷却システムによれば、発熱した駆動回路および電気負荷と熱交換を行なった冷媒によって、蓄電機構をより一層効率的かつ速やかに暖めることができる。

この発明によれば、小型かつ低コストな装置構成によって、蓄電機構を速やかに昇温することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明による冷却システムが適用される負荷駆動装置の構成を説明する回路図である。

図１を参照して、負荷駆動装置は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ装置２０と、バッテリ１０と、電流センサ２４，２８と、制御装置３０とを備える。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流同期電動発電機であり、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を発生する３相コイルが巻回されたステータとを含む。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石による磁界と３相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータを回転駆動する電動機として動作するとともに、永久磁石による磁界とロータの回転との相互作用により３相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。

バッテリ１０は、充放電可能に構成された「蓄電機構」を構成し、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタからなる。バッテリ１０は、直流電圧をインバータ装置２０へ供給するとともに、インバータ装置２０からの直流電圧によって充電される。

インバータ装置２０は、モータジェネレータＭＧ１に対応して設けられたインバータ１４と、モータジェネレータＭＧ２に対応して設けられたインバータ３１と、平滑コンデンサＣと、電源ラインＬ１と、接地ラインＬ２と、電圧センサ１３とを含む。

平滑コンデンサＣは、電源ラインＬ１と接地ラインＬ２との間に接続され、バッテリ１０の出力電圧、すなわちインバータ１４，３１の入力電圧を平滑する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣの両端の電圧（すなわち、インバータ１４，３１の入力電圧に相当する。以下同じ。）Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。

インバータ１４は、一般的な３相インバータの構成を有し、Ｕ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、Ｖ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、Ｗ相アームを構成するスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とを含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のそれぞれに対応して、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すように逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。インバータ１４の各相アームは、モータジェネレータＭＧ１の対応相と接続される。この実施の形態におけるスイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）等が適用可能である。

インバータ３１の構成は、インバータ１４と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。インバータ３１の各相アームは、モータジェネレータＭＧ２の対応相と接続される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流Ｉｖ１，Ｉｗ１を検出し、その検出したモータ電流Ｉｖ１，Ｉｗ１を制御装置３０へ出力する。電流センサ２８は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流Ｉｖ２，Ｉｗ２を検出し、その検出したモータ電流Ｉｖ２，Ｉｗ２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、インバータ１４におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作を制御し、バッテリ１０から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータＭＧ１に発生させるため、または、モータジェネレータＭＧ１によって発生された交流電力を直流電力に変化してバッテリ１０を充電するため、インバータ１４を制御する。

具体的には、制御装置３０は、図示しない外部ＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲ１およびモータ回転数ＭＲＮ１を受け、電圧センサ１３から出力電圧Ｖｍを受け、電流センサ２４からモータ電流Ｉｖ１，Ｉｗ１を受ける。制御装置３０は、これらの出力値に基づいて、後述する方法によりインバータ１４がモータジェネレータＭＧ１を駆動するときにインバータ１４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。

すなわち、信号ＰＷＭＩ１は、インバータ１４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン・オフ制御信号であり、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６によって、これらのオン・オフ制御信号に応答して、開閉される。

制御装置３０は、さらに、インバータ３１におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作を制御し、バッテリ１０から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータＭＧ２に発生させるため、または、モータジェネレータＭＧ２によって発生された交流電力を直流電力に変化してバッテリ１０を充電するため、インバータ３１を制御する。具体的には、制御装置３０は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ２と、電圧センサ１３からの出力電圧Ｖｍと、電流センサ２８からのモータ電流Ｉｖ２，Ｉｗ２とに基づいて、インバータ３１がモータジェネレータＭＧ２を駆動するときにインバータ３１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ２をインバータ３１へ出力する。

なお、上記において、インバータ１４，３１および平滑コンデンサＣを含むインバータ装置２０は、「負荷駆動装置」を構成する。そして、この負荷駆動装置を、車両の駆動力を発生する駆動力発生部とした場合、車両は、バッテリ１０から駆動力発生部へ供給される電力により生じる駆動力を車輪に伝達することにより走行する。また、車両は、回生時において、駆動力発生部によって運動エネルギーから電力を生じさせてバッテリ１０に回収する。

図２は、図１に示される負荷駆動装置の冷却システムを概念的に示すブロック図である。

図２を参照して、冷却システムは、インバータ装置２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリ１０と、電動ポンプ（以下、ポンプと略す）５０と、リザーバタンク５２と、ラジエータ５４と、冷媒路５８〜６６とを備える。

ポンプ５０とインバータ装置２０との間に冷媒路５８が設けられ、インバータ装置２０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間に冷媒路６０が設けられ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とバッテリ１０との間に冷媒路６２が設けられる。さらに、バッテリ１０とラジエータ５４の第１ポートとの間に冷媒路６４が設けられ、ラジエータ５４の第二ポートとリザーバタンク５２との間に冷媒路６６が設けられる。

ポンプ５０は、不凍液などの冷却水を循環させるためのポンプであって、図示される矢印の方向に冷媒を循環させる。ラジエータ５４は、インバータ装置２０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびバッテリ１０を循環してきた冷媒を冷却する。ラジエータ５４で冷された冷却水は、リザーバタンク５２に一旦蓄えられ、ポンプ５０に戻る。

すなわち、この発明による冷却システムにおいては、インバータ装置２０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびバッテリ１０が単一の冷却系統によって冷却される。なお、上記においては、ラジエータ５４からみて上流側からインバータ装置２０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびバッテリ１０の順に配置されるものとしたが、各装置の配置順は、上記の順に限定されるものではない。

以上のように、この発明によれば、バッテリ１０の冷却にインバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の冷却水を用いることによって、バッテリ１０の冷却系統をインバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の冷却系統と共通化することができ、冷却システムの小型化および低コスト化が図られる。

また、冷却システムが軽量化されることによって、負荷駆動装置を搭載した車両が軽量化され、その結果、車両の燃費が向上する。

さらに、この発明によれば、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の冷却水とバッテリ１０の冷却水とが共有されることを利用して、低温環境下におけるバッテリ１０の充放電性能が確保される。すなわち、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２から発生する熱を冷却水を用いてバッテリ１０へ輸送し、その熱を用いてバッテリ１０を暖めることにより、低温時に発生するバッテリ１０の容量低下を回復させることができる。

詳細には、図２に示されるように、冷却システムは、バイパス路６８と、切替弁５６と、温度センサ４０，４２とをさらに備える。

切替弁５６は、バッテリ１０とラジエータ５４との間の冷媒路６４に設けられる。切替弁５６は、冷媒路６４を通流した冷却水の出力先を、ラジエータ５４およびバイパス路６８のいずれかに切替える。

バイパス路６８は、ラジエータ５４のバイパスであって、冷媒路６６と切替弁５６との間に設けられる。

温度センサ４０は、バッテリ１０の温度（以下、バッテリ温度と称す）Ｔｂを検出し、その検出したバッテリ温度Ｔｂを制御装置３０へ出力する。温度センサ４２は、冷却水の温度（以下、冷却水温と称す）Ｔｗを検出し、その検出した冷却水温Ｔｗを制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、上述したインバータ装置２０におけるスイッチング動作を制御するとともに、冷却水を循環させるためのポンプ５０を駆動制御する。ポンプ５０の駆動制御は、インバータ装置２０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびバッテリ１０を冷却水が経由する流路における圧力損失、および各装置の発熱量などを考慮して流量の目標値が設定され、流量がその設定された目標値となるように、ポンプ５０の回転数が制御されることによって行なわれる。

さらに、制御装置３０は、温度センサ４０からのバッテリ温度Ｔｂに基づいてバッテリ１０を昇温する必要があるか否かを判断する。具体的には、制御装置３０は、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回っているか否かを判断する。そして、バッテリ温度Ｔｂが温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回っているときに、バッテリ１０の昇温制御を実行する。

（バッテリの昇温制御）
バッテリ１０の昇温制御は、バッテリ温度Ｔｂに応じて切替弁５６の動作を制御することにより行なわれる。詳細には、制御装置３０は、バッテリ温度Ｔｂが温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍ以上のとき、すなわち、昇温制御でない通常制御時には、冷媒路６４からの冷却水がラジエータ５４へ出力されるように切替弁５６の動作を制御する。一方、バッテリ温度Ｔｂが温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回るとき、すなわち、昇温制御の実行時には、冷媒路６４からの冷却水がバイパス路６８へ出力されるように切替弁５６の動作を制御する。

このように、バッテリ温度Ｔｂに応じて切替弁５６の動作を制御することによって、昇温制御の実行時には、冷却水は、ラジエータ５４を介することなく循環するので、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって暖められた冷却水がラジエータ５４によって冷却されるのが防止される。その結果、バッテリ１０を効率良く暖めることができ、低温時に発生するバッテリ１０の容量低下を回復させることができる。

しかしながら、このように、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を発熱部材とし、該発熱部材からの発熱を用いてバッテリ１０を暖める構成においては、負荷駆動装置の始動時のように、発熱部材からの発熱量が少ない場合には、バッテリ１０を暖めることが困難となる可能性がある。

そこで、この発明による冷却システムは、バッテリ１０の昇温制御時において、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量がバッテリ１０を暖めるのに必要な熱量に満たないときには、インバータ装置２０に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ装置２０を制御する構成とする。

このような構成とすることにより、インバータ装置２０からの発熱量が増加するため、バッテリ１０を迅速に暖めることができる。なお、以下では、インバータ装置２０の電力損失を増加させるこの制御を、「損失増加制御」とも称する。

（インバータ装置の損失増加制御）
制御装置３０は、最初に、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量を推定し、その推定した発熱量がバッテリ１０を暖めるのに必要な熱量を満たすか否かを判断する。一例として、制御装置３０は、温度センサ４２からの冷却水温Ｔｗに基づいてインバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量を推定し、その推定した発熱量がバッテリ１０を暖めるのに必要な熱量を満たすか否かを判断する。

このとき、制御装置３０は、冷却水温Ｔｗが、バッテリ１０を温めるのに必要な熱量に基づいて予め設定された所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄよりも低い場合には、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量がバッテリ１０を暖めるのに必要な熱量を満たしていないと判断する。そして、制御装置３０は、インバータ装置２０の損失増加制御を実行する。一方、冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄ以上の場合には、制御装置３０は、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量がバッテリ１０を暖めるのに必要な熱量を満たしていると判断し、インバータ装置２０の通常制御を実行する。

なお、上記においては、温度センサ４２からの冷却水温Ｔｗに基づいてインバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量を推定したが、インバータ装置２０の装置温度を検出する温度センサの温度検出値、およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ温度を検出する温度センサの検出値に基づいて、当該発熱量を推定する構成としてもよい。あるいは、電流センサ２４からのモータ電流Ｉｖ１，Ｉｗ１に基づいて当該発熱量を推定する構成としてもよい。

次に、制御装置３０は、損失増加制御の実行においては、以下に述べるように、インバータ装置２０に含まれるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６におけるスイッチング動作時の電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ１４，３１を制御する。

図３は、図２における制御装置３０の機能ブロック図である。
なお、この図３から以下の図１５においては、インバータ装置２０におけるインバータ１４の制御について代表的に説明するが、インバータ装置２０におけるインバータ３１についても同様の制御が行なわれる。

図３を参照して、制御装置３０は、モータ制御用相電圧演算部３００と、ＰＷＭ信号変換部３０２と、冷却装置制御部３０４とを含む。

モータ制御用相電圧演算部３００は、平滑コンデンサＣの両端の電圧、すなわち、インバータ１４への入力電圧Ｖｍを電圧センサ１３から受け、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を電流センサ２４から受け、トルク指令値ＴＲ１を外部ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部３００は、これらの入力された信号に基づいて、モータジェネレータＭＧ１の各相に印加する電圧を演算し、その演算結果をＰＷＭ信号変換部３０２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部３０２は、モータ制御用相電圧演算部３００から受けた演算結果に基づいて、実際にインバータ１４の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６へ出力する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６によって、信号ＰＷＭＩ１に応答して、開閉される。

冷却装置制御部３０４は、温度センサ４０からバッテリ温度Ｔｂを受け、温度センサ４２から冷却水温Ｔｗを受けると、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回っているか否かを判断する。そして、冷却装置制御部３０４は、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回るときには、バッテリ１０の昇温制御を実行する。

この昇温制御においては、冷却装置制御部３０４は、冷媒路６４からの冷却水がバイパス路６８へ出力されるように切替弁５６の動作を制御するための信号ＤＲＶを生成し、その生成した信号ＤＲＶを切替弁５６へ出力する。これにより、冷却水は、ラジエータ５４（図２）を介することなく循環するので、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって暖められた冷却水がラジエータ５４によって冷却されるのが防止される。その結果、インバータ装置２０からの発熱を、冷却水を用いて効率良くバッテリ１０に輸送することができる。

さらに、冷却装置制御部３０４は、温度センサ４２からの冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っているかを判断する。冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っているとき、すなわち、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量の推定値がバッテリ１０を暖めるのに必要な熱量を満たさない場合には、冷却装置制御部３０４は、インバータ装置２０の損失増加制御を実行する。

詳細には、冷却装置制御部３０４は、スイッチング制御信号ＳＣを生成してインバータ１４へ出力する。スイッチング制御信号ＳＣは、負荷駆動装置の動作中にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６におけるスイッチング動作時の電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ１４を駆動することを指示するための信号である。

ここで、インバータ１４においてスイッチング動作時に発生する電力損失Ｐｌｏｓｓは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が導通時に定常的に発生する導通損失Ｐｏｎと、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がターンオン／ターンオフ時に発生するスイッチング損失Ｐｓｗとの和で表わされる。本実施の形態では、このうちの導通損失Ｐｏｎを大きくすることによって、インバータ１４からの発熱量を増加させる。

具体的には、冷却装置制御部３０４は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオンされた状態での通電抵抗が、通常制御時の通電抵抗よりも高くなるように、インバータ１４のスイッチング動作を制御する。

図４は、スイッチング素子の通電抵抗とスイッチング素子のゲートに印加される駆動電圧（以下、ゲート電圧とも称する）との関係を示す図である。

図４を参照して、ゲート電圧が低いほど、スイッチング素子の通電抵抗を高くすることができる。そして、通常制御時には、導通損失Ｐｏｎを小さくするためにゲート電圧Ｖｇ４がオン電圧としてゲートに印加される。これに対して、損失増加制御時には、通常制御時のゲート電圧Ｖｇ４よりも低いＶｇ３がオン電圧としてゲートに印加される。これにより、損失増加制御時のスイッチング素子の通電抵抗は、通常制御時の通電抵抗よりも高くなり、その結果、スイッチング素子の導通損失Ｐｏｎを大きくすることができる。よって、インバータ装置２０からの発熱量が増加する。

さらに、冷却装置制御部３０４は、スイッチング素子がオフされた状態での通電抵抗が通常制御時の通電抵抗よりも低くなるように、インバータ１４のスイッチング動作を制御する。

すなわち、図４に示されるように、通常制御時には、オフされた状態でのスイッチング素子における電流を略ゼロとするように、すなわち、通電抵抗が高くなるように、ゲート電圧Ｖｇ１がオフ電圧としてゲートに印加される。これに対して、損失増加制御時には、通常制御時のゲート電圧Ｖｇ１よりも高いＶｇ２がオフ電圧としてゲートに印加される。これにより、損失増加制御時には、スイッチング素子がオフされた状態のときの通電抵抗は、通常制御時よりも低くなり、その結果、スイッチング素子にはゲート電圧Ｖｇ２に応じた電流が流れる。したがって、オフされた状態においても、スイッチング素子の導通損失Ｐｏｎが発生するため、インバータ装置２０からの発熱量をさらに増やすことができる。

以上に述べたように、通常制御時と損失増加制御時とでスイッチング素子の駆動電圧（オン電圧およびオフ電圧）を変化させる構成によって、スイッチング素子がオンされた状態およびオフされた状態での通電抵抗が変化する。その結果、図５および図６に示すように、損失増加制御時においてスイッチング動作時に発生する導通損失Ｐｏｎを大きくすることができる。

なお、駆動電圧を可変とする構成は、例えば、インバータ１４の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に対応するゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６が、冷却装置制御部３０４からのスイッチング制御信号ＳＣに応じて、各スイッチング素子のゲートに印加するオン電圧およびオフ電圧を変化させることによって実現することができる。

図５は、通常制御時のインバータ装置２０のスイッチング動作を説明するための図である。一方、図６は、損失増加制御時のインバータ装置２０のスイッチング動作を説明するための図である。

図５を参照して、縦軸は、スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート制御信号ＧＳ、スイッチング素子における電圧Ｖ、電流Ｉ、およびスイッチング動作時の電力損失Ｐｌｏｓｓを示し、横軸は時間を示す。ゲート制御信号ＧＳは、スイッチング素子のオン期間に論理ハイレベル（Ｈレベル）設定され、オフ期間に論理ローレベル（Ｌレベル）に設定される。

時刻ｔ１以前においては、ゲート制御信号ＧＳがＬレベルであるので、スイッチング素子における電圧Ｖ≠０である一方、電流Ｉ＝０である。

時刻ｔ１において、ゲート制御信号ＧＳがＬレベルからＨレベルに変化すると、ゲート制御信号ＧＳに応答したゲート電圧の変化に応じて、電流Ｉが流れ始めるとともに、電圧Ｖは低下する。完全にオンされた状態では、電圧Ｖは、スイッチング素子の特性で決まるＬレベルの電圧となる。

時刻ｔ２において、ゲート制御信号ＧＳがＨレベルからＬレベルへ変化すると、ゲート制御信号ＧＳに応答したゲート電圧の変化に応じて、電流Ｉが下降し始めるとともに、電圧Ｖは上昇する。完全にオフされた状態では、電流Ｉ＝０となる。

実際のスイッチング動作時には、ゲート駆動回路によるゲート電圧の変化に応じて、電圧Ｖおよび電流Ｉが変化する。これにより、スイッチング素子には、電圧Ｖと電流Ｉとの積に相当する電力損失Ｐｌｏｓｓが発生する。電力損失Ｐｌｏｓｓは、スイッチング損失Ｐｓｗと、導通損失Ｐｏｎ１とからなる。

これに対して、損失増加制御時には、図６に示されるように、ゲート制御信号ＧＳがＬレベルである時刻ｔ１以前においては、スイッチング素子における電圧Ｖ≠０であるとともに、スイッチング素子が完全にオフされた状態における電流Ｉ≠０である。

また、時刻ｔ１において、ゲート制御信号ＧＳがＬレベルからＨレベルに変化すると、電流Ｉが増加するとともに、電圧Ｖが低下する。完全にオンされた状態での電圧Ｖは、通常制御時における電圧よりも高くなる。

時刻ｔ２において、ゲート制御信号ＧＳがＨレベルからＬレベルへ変化すると、電流Ｉが下降し始めるとともに、電圧Ｖは上昇する。完全にオフされた状態では、電流Ｉ≠０となる。

そして、実際のスイッチング動作時には、ゲート電圧の変化に応じて電圧Ｖおよび電流Ｉが変化し、電力損失Ｐｌｏｓｓが発生する。このときの電力損失Ｐｌｏｓｓは、導通損失Ｐｏｎ２が通常制御時の導通損失Ｐｏｎ１よりも大きくなるため、通常制御時の電力損失Ｐｌｏｓｓを上回る。したがって、インバータ装置２０からの発熱量が増加し、バッテリ１０が迅速に暖められる。

なお、インバータ装置２０においては、かかる損失増加制御を行なうことによって、スイッチング素子の素子温度が上昇する。スイッチング素子は、素子温度の上昇に従って素子耐圧が増加するという温度依存性を有する。そのため、スイッチング素子の素子耐圧がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発生する逆起電圧よりも高くなり、低温時に発生するスイッチング素子の耐圧破壊を防止することができる。

図７は、この発明の実施の形態による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。

図７を参照して、制御装置３０は、温度センサ４０からバッテリ温度Ｔｂを取得し、温度センサ４２から冷却水温Ｔｗを取得すると（ステップＳ０１）、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回っているか否かを判断する（ステップＳ０２）。バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回っている場合には、制御装置３０は、冷却水がバイパス路６８に出力されるように切替弁５６の動作を制御する（ステップＳ０３）。これにより、バッテリ１０の昇温制御が開始される。

バッテリ１０の昇温制御が開始されると、制御装置３０は、冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っているか否かを判断する（ステップＳ０４）。冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っている場合には、制御装置３０は、インバータ装置２０の損失増加制御を実行する。すなわち、インバータ装置２０におけるスイッチング動作時の導通損失が通常制御時の導通損失よりも大きくなるように、インバータ１４（または３１）のスイッチング素子の駆動電圧（オン電圧およびオフ電圧）を変化させる（ステップＳ０５）。

一方、ステップＳ０４において、冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｂ＿ｓｔｄ以上である場合には、制御装置３０は、インバータ装置２０の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する（ステップＳ０７）。

再びステップＳ０２に戻って、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍ以上である場合には、制御装置３０は、冷却水がラジエータ５４に出力されるように切替弁５６の動作を制御する（ステップＳ０６）。これにより、バッテリ１０の昇温制御が行なわれず、インバータ装置２０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびバッテリ１０が、共通化された冷却系統によって冷却される。なお、昇温制御を行なっていない場合には、制御装置３０は、ステップＳ０５に示されるインバータ装置２０の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する（ステップＳ０７）。

以上に述べたように、この発明の実施の形態による冷却システムによれば、インバータ装置２０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびバッテリ１０を単一の冷却系統で冷却する構成としたことによって、バッテリ１０の容量が低下する低温環境下では、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの発熱を用いてバッテリ１０を効果的に暖めることができる。

さらに、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量が少ない場合には、インバータ装置２０の電力損失を大きくして該発熱量を増加することによって、バッテリ１０が迅速に暖められる。したがって、バッテリ１０を暖めるためのヒータの設置が不要となる。

その結果、小型かつ低コストな構成の冷却システムによって、バッテリ１０の充放電性能を確保して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作信頼性を高めることができる。

［変更例１］
以下に示す変更例１および２では、インバータ装置２０の損失増加制御を実行するための他の構成について説明する。本変更例１では、インバータ装置２０の電力損失Ｐｌｏｓｓのうちのスイッチング損失Ｐｓｗを増加する。

図８は、通常制御時のインバータ装置２０のスイッチング動作を説明するための図である。一方、図９は、本変更例１による損失増加制御時のインバータ装置２０のスイッチング動作を説明するための図である。なお、図８は、図５で示したものと同じであるため、詳細な説明は繰り返さない。

図９を参照して、縦軸は、スイッチング素子のオン・オフを制御するゲート制御信号ＧＳ、スイッチング素子における電圧Ｖ、電流Ｉ、およびスイッチング動作時の電力損失Ｐｌｏｓｓを示し、横軸は時間を示す。本変更例１では、スイッチング素子の開閉速度であるスイッチング速度が通常制御時のスイッチング速度よりも低くなるように、インバータ１４のスイッチング動作を制御する。

スイッチング速度を低くすることにより、スイッチング素子の電圧Ｖおよび電流Ｉの変化するレートが小さくなる。その結果、スイッチング素子のターンオン時間およびターンオフ時間が長くなるため、スイッチング損失Ｐｓｗ２が通常制御時のスイッチング損失Ｐｓｗ１よりも大きくなる。これにより、インバータ装置２０からの発熱量が増加し、バッテリ１０が迅速に暖められる。

図１０は、本変更例１による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能ブロック図である。図１０の制御装置３０Ａは、図３の制御装置３０における冷却装置制御部３０４を、冷却装置制御部３１４に代えたものである。よって、共通する部分についての詳細な説明は省略する。

冷却装置制御部３１４は、温度センサ４０からバッテリ温度Ｔｂを受け、温度センサ４２から冷却水温Ｔｗを受けると、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回っているか否かを判断する。そして、冷却装置制御部３１４は、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回るときには、バッテリ１０の昇温制御を実行する。すなわち、冷却装置制御部３１４は、冷媒路６４からの冷却水がバイパス路６８へ出力されるように切替弁５６の動作を制御するための信号ＤＲＶを生成して切替弁５６へ出力する。これにより、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの発熱が、冷却水によりバッテリ１０に輸送される。

さらに、冷却装置制御部３１４は、温度センサ４２からの冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っているかを判断する。冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っている場合には、冷却装置制御部３１４は、インバータ装置２０の損失増加制御を実行する。冷却装置制御部３１４は、インバータ１４におけるスイッチング素子のスイッチング速度を制御する信号（以下、スイッチング速度制御信号と称す）ＳＤＣを生成してインバータ１４へ出力する。

スイッチング速度制御信号ＳＤＣは、インバータ１４の各スイッチング素子に対応して配置されるゲート駆動回路に入力される。ゲート駆動回路は、スイッチング速度制御信号ＳＤＣに応じて、スイッチング速度を可変とする。

図１１は、本変更例１によるゲート駆動回路の構成例を示す回路図である。
図１１を参照して、ゲート駆動回路ＧＤは、駆動ユニット７０と、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、スイッチ７６とを有する。なお、ゲート駆動回路ＧＤは、図１に示したゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６を総括的に示している。

駆動ユニット７０は、プルアップ用のｐ型トランジスタ７２と、プルダウン用のｎ型トランジスタ７４とを有する。ｐ型トランジスタ７２は、オン電圧ＶｂとノードＮ１との間に接続される。ｎ型トランジスタ７４は、オフ電圧ＶｓとノードＮ１との間に接続される。ｐ型トランジスタ７２およびｎ型トランジスタ７４のゲートへは、ゲート制御信号ＧＳの反転信号が共通に与えられる。

抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは、ノードＮ１とゲートＮｇとの間に並列に接続される。抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値よりも小さい。そして、抵抗Ｒ１およびＲ２の一方端子とスイッチング素子ＱのゲートＮｇとの間には、スイッチ７６が接続される。

スイッチ７６は、スイッチング速度制御信号ＳＤＣがＨレベルの場合には、抵抗Ｒ１の一方端とゲートＮｇとを接続するように動作する。一方、スイッチング速度制御信号ＳＤＣがＬレベルの場合には、抵抗Ｒ２の一方端とゲートＮｇとを接続するように動作する。

ｐ型トランジスタ７２およびｎ型トランジスタ７４は、ゲート制御信号ＧＳに応じて、一方がターンオンする一方で、他方がターンオフされる。すなわち、ゲート制御信号ＧＳがＨレベルのときにはノードＮ１がオン電圧Ｖｂと接続され、ゲート制御信号ＧＳがＬレベルのときにはノードＮ１がオフ電圧Ｖｓと接続される。

そして、駆動電圧（オン電圧Ｖｂまたはオフ電圧Ｖｓ）とゲートＮｇとの間に接続されるゲート抵抗は、スイッチング速度制御信号ＳＤＣに応じて２段階に変化可能である。

したがって、通常制御時には、スイッチング損失Ｐｏｎ１を抑えるためにスイッチング速度制御信号ＳＤＣをＨレベルとして図８に示すようなスイッチング動作を行なう一方で、損失増加制御時には、スイッチング速度制御信号ＳＤＣをＬレベルとして、スイッチング速度を低くし、スイッチング損失Ｐｏｎ２を増加することができる。この結果、インバータ装置２０からの発熱量が増加し、迅速にバッテリ１０が暖められる。

なお、インバータ装置２０においては、かかる損失増加制御を行なうことによって、上述したように、スイッチング素子の素子温度が上昇するため、低温時に発生するスイッチング素子の耐圧破壊を防止することができる。

さらに、スイッチング速度を低くすることによって、いわゆるサージ電圧が低減する。これにより、スイッチング素子の素子耐圧が低くなる低温時において、サージ電圧によってスイッチング素子が破壊されるのを防止することができる。

図１２は、この発明の実施の形態の変更例１による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。図１２のフローチャートは、図７のフローチャートにおけるステップＳ０５およびステップＳ０７を、ステップＳ０５１およびステップＳ０７１に代えたものである。よって、共通するステップについての詳細な説明は繰り返さない。

図１２を参照して、ステップＳ０４において、温度センサ４２からの冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回る場合には、制御装置３０Ａは、インバータ装置２０の損失増加制御を実行する。すなわち、インバータ装置２０におけるスイッチング動作時のスイッチング損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ１４（または３１）のスイッチング素子のスイッチング速度を低くする（ステップＳ０５１）。

一方、ステップＳ０４において、冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｂ＿ｓｔｄ以上である場合には、制御装置３０Ａは、インバータ装置２０の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する（ステップＳ０７１）。

［変更例２］
変更例２では、インバータ装置２０の損失増加制御の実行時には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ効率が通常制御時よりも低くなるように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。すなわち、出力トルクを一定に保ちながら、電力損失が増加するようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。

図１３は、この発明の実施の形態の変更例２によるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を説明するための図である。

図１３を参照して、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクとモータジェネレータに流れる電流（モータ電流）の電流位相θとの関係は、曲線ｋ１〜ｋ３によって表わされる。なお、曲線ｋ１〜ｋ３は、互いにモータ電流の振幅が異なっており、曲線ｋ１が最も振幅が小さく（振幅Ｉ１とする）、曲線ｋ３が最も振幅が大きい（振幅Ｉ３（＞Ｉ２＞Ｉ１）とする）。

そして、曲線ｋ１〜ｋ３のそれぞれにおいて、トルクは、ある電流位相θｏｐｔに対して最大となるように変化する。したがって、通常は、トルクが最大となる電流位相θｏｐｔでモータジェネレータに電流が流される。以下において、電流位相θ＝θｏｐｔとなるときのモータジェネレータの動作点Ａを最適動作点とも称する。

一方、曲線ｋ１〜ｋ３の各々において、電流位相θを、最適動作点Ａを与えるθｏｐｔからずらしていくと、トルクは次第に減少する。すなわち、電流位相θをθｏｐｔからずらすことによって、モータ効率が低下する。

本変更例では、損失増加制御時においては、出力トルクを一定に保ちながら、モータ効率が低下するように、すなわち、電力損失が増加するようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。

詳細には、損失増加制御時には、図１４に示すように、電流振幅を、最適動作点Ａのときの電流振幅Ｉ１よりも大きい電流振幅Ｉ３とし、かつ、電流位相θを、最適動作点Ａの電流振幅θｏｐｔからずらした電流振幅θｉとした動作点ＢでモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。この動作点Ｂにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、最適動作点Ａの出力トルクと同等のトルクを出力する。以下において、この動作点Ｂをモータ損失増加点とも称する。なお、モータ損失増加点Ｂにおける電流位相θｉは、電流位相θｏｐｔに対して高位相および低位相のいずれであってもよい。

このように、モータ効率が低下するようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動することによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に流れる電流の振幅が通常制御時よりも大きくなる。その結果、インバータ装置２０の電力損失Ｐｌｏｓｓが大きくなり、インバータ装置２０からの発熱量が増加する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２においても、３相コイルに発生する電力損失が大きくなるため、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの発熱量が増加する。したがって、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２から冷却水を用いてバッテリ１０に輸送される熱量をより増加することができ、その結果、バッテリ１０がより迅速に暖められる。

図１４は、本変更例２による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能ブロック図である。

図１４を参照して、制御装置３０Ｂは、駆動電流指令演算部３２０と、インバータ制御部３２２と、冷却装置制御部３２４とを含む。

駆動電流指令演算部３２０は、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１が最適動作点Ａ（図１３）で動作するように、駆動電流指令Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊を生成してインバータ制御部３２２へ出力する。

インバータ制御部３２２は、駆動電流指令演算部３２０から駆動電流指令Ｉｕ１＊，Ｉｖ１＊，Ｉｗ１＊を受け、電流センサ２４からモータ電流Ｉｖ１，Ｉｗ１を受けると、駆動電流指令と実際の電流値との偏差に基づいて、実際にインバータ１４の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフするための信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭＩ１をインバータ１４へ出力する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６によって、信号ＰＷＭＩ１に応答して、開閉される。

冷却装置制御部３２４は、温度センサ４０からバッテリ温度Ｔｂを受け、温度センサ４２から冷却水温Ｔｗを受けると、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回っているか否かを判断する。そして、冷却装置制御部３０４は、バッテリ温度Ｔｂが所定の温度下限値Ｔｂ＿ｌｉｍを下回るときには、冷媒路６４からの冷却水がバイパス路６８へ出力されるように切替弁５６の動作を制御するための信号ＤＲＶを生成し、その生成した信号ＤＲＶを切替弁５６へ出力する。

さらに、冷却装置制御部３２４は、温度センサ４２からの冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っているかを判断する。冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回っている場合には、冷却装置制御部３２４は、インバータ装置２０の損失増加制御を実行する。冷却装置制御部３０４は、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）のモータ効率が低下するようにインバータ１４を駆動すること指示するための信号であるモータ制御信号ＭＣを生成して駆動電流指令演算部３２０へ出力する。

駆動電流指令演算部３２０は、モータ制御信号ＭＣを受けると、外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１がモータ損失増加点Ｂ（図１３）で動作するように、駆動電流指令Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊を生成してインバータ制御部３２２へ出力する。インバータ制御部３２２は、駆動電流指令と実際の電流値との偏差に基づいて信号ＰＷＭＩ１を生成してインバータ１４へ出力する。

以上のように、本変更例２によれば、制御装置３０Ｂは、バッテリ１０の昇温制御時においては、冷却水温Ｔｗに応じて、出力トルクを一定に保ちながら、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電流振幅を変化させる。これにより、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電力損失が変化し、その結果、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの発熱量が変化する。

なお、インバータ装置２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２においては、損失増加制御を行なうことによって、それぞれ、装置温度およびモータ温度が上昇する。これにより、インバータ装置２０では素子耐圧が高くなる。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２では、モータ温度の上昇に伴なって逆起電圧が高くなる。その結果、低温時に発生するスイッチング素子の耐圧破壊を防止することができる。

図１５は、この発明の実施の形態の変更例２による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。図１６のフローチャートは、図７のフローチャートにおけるステップＳ０５およびステップＳ０７を、ステップＳ０５２およびステップＳ０７２に代えたものである。よって、共通するステップについての詳細な説明は繰り返さない。

図１５を参照して、ステップＳ０４において、温度センサ４２からの冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ＿ｓｔｄを下回る場合には、制御装置３０Ｂは、インバータ装置２０の損失増加制御を実行する。すなわち、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２がモータ損失増加点Ｂ（図１３）で動作するように、インバータ装置２０におけるスイッチング動作を制御する（ステップＳ０５２）。

一方、ステップＳ０４において、冷却水温Ｔｗが所定の温度Ｔｂ＿ｓｔｄ以上である場合には、制御装置３０Ｂは、インバータ装置２０の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する。すなわち、制御装置３０Ｂは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が最適動作点Ａ（図１３）で動作するように、インバータ装置２０におけるスイッチング動作を制御する（ステップＳ０７２）。

なお、上記の実施の形態においては、電気負荷を駆動する「駆動回路」をインバータ装置とする構成例について説明したが、蓄電機構と電気負荷との間で電圧変換を行なうコンバータで構成する構成に対しても、本発明を同様に適用することができる。

また、上記の実施の形態においては、冷媒に冷却水を用いる構成について説明したが、その他の冷媒、例えば、冷却風を用いた構成としてもよい。

さらに、上記の実施の形態においては、インバータ装置に用いるスイッチング素子として、ＩＧＢＴおよびＭＯＳ−ＦＥＴといった電圧駆動型素子を用いる場合を代表的に説明したが、バイポーラトランジスタのような電流駆動型素子であってもよい。なお、スイッチング素子にバイポーラトランジスタを用いた場合には、通常制御時と損失増加制御時とでスイッチング素子のベース電流を変化させるように構成することによって、スイッチング素子がオンされた状態およびオフされた状態での通電抵抗が変化する。

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、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。

この発明は、車両に搭載された負荷駆動装置の冷却システムに適用することができる。

この発明による冷却システムが適用される負荷駆動装置の構成を説明する回路図である。 図１に示される負荷駆動装置の冷却システムを概念的に示すブロック図である。 図２における制御装置の機能ブロック図である。 スイッチング素子の通電抵抗とスイッチング素子のゲート電圧との関係を示す図である。 通常制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。 損失増加制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。 通常制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態の変更例１による損失増加制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態の変更例１による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態の変更例１によるゲート駆動回路の構成例を示す回路図である。 この発明の実施の形態の変更例１による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態の変更例２によるモータジェネレータの制御を説明するための図である。 この発明の実施の形態の変更例２による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態の変更例２による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ バッテリ、１３ 電圧センサ、１４，３１ インバータ、２０ インバータ装置、２４，２８ 電流センサ、３０，３０Ａ，３０Ｂ 制御装置、４０，４２ 温度センサ、５０ ポンプ、５２ リザーバタンク、５４ ラジエータ、５６ 切替弁、５８〜６６ 冷媒路、６８ バイパス路、７０ 駆動ユニット、７２ ｐ型トランジスタ、７４ ｎ型トランジスタ、７６ スイッチ、３００ モータ制御用相電圧演算部、３０２ ＰＷＭ信号変換部、３０４，３１４，３２４ 冷却装置制御部、３２０ 駆動電流指令演算部、３２２ インバータ制御部、Ｃ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ６ 逆並列ダイオード、ＧＤ，ＧＤ１〜ＧＤ６ ゲート駆動回路、Ｌ１ 電源ライン、Ｌ２ 接地ライン、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１ ノード、Ｎｇ ゲート、Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子、Ｒ１，Ｒ２ 抵抗。

Claims (11)

1. 充放電可能に構成された蓄電機構と、前記蓄電機構から電力の供給を受けて電気負荷を駆動する駆動回路とを有する負荷駆動装置と、
   前記負荷駆動装置を冷却する冷却装置と、
   前記負荷駆動装置および前記冷却装置の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記冷却装置は、冷媒を通流する冷媒路を含み、
   前記蓄電機構は、前記駆動回路と前記冷媒路を共有するように配設され、
   前記制御装置は、前記蓄電機構の温度が所定の温度下限値を下回るときに、前記蓄電機構の昇温制御を実行する昇温制御手段を含み、
   前記昇温制御手段は、
   前記駆動回路からの発熱量を推定する推定手段と、
   前記推定手段によって推定された前記駆動回路からの発熱量が、前記蓄電機構を暖めるのに必要な熱量に満たないときに、前記駆動回路に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、前記駆動回路を制御する駆動制御手段とを含む、冷却システム。
2. 前記冷却装置は、
   前記冷媒路に配設され、前記冷媒を冷却するラジエータと、
   前記ラジエータのバイパス路と、
   前記ラジエータおよび前記バイパス路のいずれかに前記冷媒を通流させるための切替弁とを含み、
   前記昇温制御手段は、前記冷媒が前記バイパス路を通流するように前記切替弁の動作を制御する切替弁制御手段をさらに含む、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記駆動回路は、スイッチング素子のスイッチング動作により前記蓄電機構と前記電気負荷との間で電力変換を行なう電力変換器を含み、
   前記駆動制御手段は、前記スイッチング動作時に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、前記駆動回路を制御する、請求項１または請求項２に記載の冷却システム。
4. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子がオンされた状態での通電抵抗が通常制御時よりも高くなるように、前記スイッチング素子の駆動電源を制御する、請求項３に記載の冷却システム。
5. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子がオフされた状態での通電抵抗が通常動作時よりも低くなるように、前記スイッチング素子の駆動電源を制御する、請求項３に記載の冷却システム。
6. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子のスイッチング速度が通常動作時よりも遅くなるように、前記駆動回路を制御する、請求項３に記載の冷却システム。
7. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子の駆動電源と前記スイッチング素子の制御電極との間に電気的に接続される電気抵抗を、第１の抵抗値から前記第１の抵抗値よりも大きい第２の抵抗値に切り替える、請求項６に記載の冷却システム。
8. 前記電気負荷は、回転電機であり、
   前記駆動制御手段は、前記回転電機の駆動効率が通常動作時よりも低くなるように、前記駆動回路を制御する、請求項３に記載の冷却システム。
9. 前記回転電機は、通常動作時において、要求トルクの発生に第１の電流振幅の駆動電流を要する第１の動作点で動作し、
   前記駆動制御手段は、前記回転電機が、同一の前記要求トルクの発生に前記第１の電流振幅よりも大きい第２の電流振幅の駆動電流を要する第２の動作点で動作するように、前記駆動回路を制御する、請求項８に記載の冷却システム。
10. 前記推定手段は、前記冷媒の温度、前記駆動回路の温度、および前記駆動回路を流れる駆動電流のいずれかに基づいて、前記駆動回路からの発熱量を推定する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の冷却システム。
11. 前記蓄電機構は、さらに、前記電気負荷と前記冷媒路を共有するように配設される、請求項１から請求１０のいずれか１項に記載の冷却システム。

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