JP2010068623A - 電源システムおよびそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、蓄電部の充放電電流を制御するための電力変換部の熱的保護が可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供する。
【解決手段】車両１００は、充放電可能な蓄電部４−１，４−２と、外部電源からの電力を受けて蓄電部を外部充電するための充電部３０と、蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、充電部３０と蓄電部との間で電圧変換を行なうコンバータ４−１，４−２とを備える。コンバータ４−１，４−２、インバータ８−１，８−２およびコンデンサＣはパワー制御ユニット２０を構成する。車両１００は、補機負荷４４として、パワー制御ユニット２０を冷却装置と、蓄電部４−１，４−２が外部電源により充電可能な状態にされたときに、パワー制御ユニット２０の装置温度に応じて、該冷却装置の冷媒の供給量を制御する制御装置２とをさらに備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、電源システムおよびそれを備えた車両に関し、より特定的には、外部電源からの電力によって充電可能な蓄電部を搭載した電源システムおよびそれを備えた車両に関する。

近年、環境問題を考慮して、内燃機関と電動機とを効率的に組合わせて走行するハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両は、充放電可能な蓄電部を搭載し、発進時や加速時などに電動機へ電力を供給して駆動力を発生する一方で、下り坂や制動時などに車両の運動エネルギーを電力として回収する。

このようなハイブリッド車両においては、搭載する蓄電部を商用電源などの外部電源からの電力によって充電するための構成が提案されている。このように外部電源により蓄電部を予め充電することにより、通勤や買い物などの比較的短距離の走行であれば、内燃機関を停止状態に保ったまま走行することができるため、燃費を向上させることが可能となる。このような走行は、ＥＶ（Electric Vehicle）走行とも称される。

このような外部充電機能を備えた車両として、たとえば特開平７−３０４３３８号公報（特許文献１）には、車両の停止モード時に、車載バッテリが外部充電されていて、かつバッテリ温度が所定温度よりも高いときには、車載バッテリを冷却するために車室内に設置された車載冷却手段を作動させる構成が開示される。これによれば、車載バッテリを走行時に限らず、外部充電時においても確実に冷却できることから、バッテリの劣化を抑制することができる。
特開平７−３０４３３８号公報

ところで、上述したように蓄電部を搭載したハイブリッド車両においては、蓄電部の充放電電流を制御するための電力変換部（コンバータなど）が設けられている。この電力変換部における電力変換動作を制御することによって、蓄電部を適正な充電状態値（ＳＯＣ：State of Charge；以下、単に「ＳＯＣ」とも称す）に維持し、過放電や過充電などを回避することができる。

したがって、外部充電時においても、車両の走行時と同様に電力変換部が作動することから、電力変換部は、スイッチング素子のスイッチング動作により発熱する。電力変換部においては、通常、車両の走行時に、冷却水等の冷媒を供給してスイッチング素子等を冷却するための冷却装置が設けられている。しかしながら、外部充電は車両のシステム停止中に行なわれるため、冷却装置も運転が停止されており、電力変換部に対して冷媒が供給されることがない。

特に、車両が炎天下に放置されている場合には、電力変換部が搭載されているエンジンルームの雰囲気温度が急激に上昇するため、電力変換部は、スイッチング動作による自己発熱に加えて、周辺の雰囲気温度の上昇により過熱される可能性がある。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、蓄電部の充放電電流を制御するための電力変換部の熱的保護が可能な電源システムおよびそれを備えた車両を提供することである。

この発明のある局面に従えば、電源システムは、充放電可能な蓄電部と、蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、外部電源からの電力を受けて蓄電部を外部充電するための充電部と、蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、充電部と蓄電部との間で電圧変換を行なう電圧変換部と、蓄電部から電力の供給を受けて電圧変換部を冷却する冷却装置と、蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、電圧変換部の装置温度に応じて、冷却装置の冷媒の供給量を制御する制御部とを備える。

好ましくは、制御部は、冷媒の供給量を、電圧変換部の装置温度が高くなるに従って増加するように制御する。

好ましくは、冷却装置は、電圧変換部に対して冷媒を間欠的に供給可能に構成される。制御部は、冷媒の供給を停止する期間を、電圧変換部の温度が低くなるに従って長くなるように制御する。

好ましくは、制御部は、外気温度、冷媒温度、および電圧変換部の雰囲気温度の少なくとも１つに基づいて、電圧変換部の装置温度を推定する。

好ましくは、冷却装置は、電圧変換部に冷媒を通流する冷媒路と、蓄電部から電力の供給を受けて冷媒路に冷媒を循環させるポンプと、冷媒路に配設され、蓄電部から電力の供給を受けて冷媒を冷却するラジエータとを含む。制御部は、電圧変換部の装置温度に応じて、ポンプおよびラジエータを駆動制御する。

この発明の別の局面に従えば、上記のいずれかの電源システムと、電源システムから電力の供給を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部とを備える。

この発明によれば、蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、該蓄電部の充放電電流を制御するための電力変換部を過熱から保護することが可能となる。

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。

（車両の概略構成）
図１は、この発明の実施の形態に従う車両１００に対して外部電源による充電を行なうための概略構成図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態に従う車両１００は、代表的にハイブリッド車両であり、内燃機関（エンジン）１８と電動機（モータジェネレータ）ＭＧ１，ＭＧ２とを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。さらに、車両１００は、このモータジェネレータに電力を供給するための蓄電部（たとえば、２個）を搭載する。これらの蓄電部は、車両１００のシステム起動状態（以下、「ＩＧオン状態」とも記す）において、エンジン１８の作動により生じる動力を受けて充電可能であるとともに、車両１００のシステム停止中（以下、「ＩＧオフ状態」とも記す）において、コネクタ部３５０を介して外部電源と電気的に接続されて充電可能である。以下の説明では、それぞれの充電動作を区別するために、外部電源による蓄電部の充電を「外部充電」とも記し、エンジン１８の作動による蓄電部の充電を「内部充電」とも記す。

コネクタ部３５０は、代表的に商用電源などの外部電源を車両１００に供給するための連結機構を構成し、キャブタイヤケーブルなどからなる電力線ＰＳＬを介して充電ステーション（図示せず）と連結される。そして、コネクタ部３５０は、外部充電時に車両１００と連結され、外部電源と車両１００に搭載された充電部３０とを電気的に接続する。一方、車両１００には、コネクタ部３５０と連結され、外部電源を受入れるためのコネクタ受入部１５０が設けられる。

なお、コネクタ部３５０を介して車両１００に供給される外部電源は、、商用電源に代えて、もしくはこれに加えて住宅の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力などであってもよい。

車両１００は、エンジン（ＥＮＧ）１８と、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２とを駆動力源として備え、これらは動力分割機構２２を介して機械的に連結される。そして、車両１００の走行状況に応じて、動力分割機構２２を介して上記３者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪２４Ｆが駆動される。

車両１００の走行時（すなわち、非外部充電時）において、動力分割機構２２は、エンジン１８の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方を第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部を第２モータジェネレータＭＧ２へ配分する。動力分割機構２２から第１モータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は発電動作に用いられる一方、第２モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、第２モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪２４Ｆの駆動に使用される。

このとき、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２にそれぞれ対応付けられた第１インバータ（ＩＮＶ１）８−１および第２インバータ（ＩＮＶ２）８−２は、直流電力と交流電力とを相互に変換する。主として、第１インバータ８−１は、制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、第１モータジェネレータＭＧ１で発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。一方、第２インバータ８−２は、制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、第２モータジェネレータＭＧ２へ供給する。すなわち、車両１００は、負荷装置として、蓄電部４−１，４−２からの電力を受けて駆動力を発生可能な第２モータジェネレータＭＧ２を備えるとともに、エンジン１８からの駆動力を受けて発電可能な発電部である第１モータジェネレータＭＧ１を備える。

第１蓄電部（ＢＡＴ１）４−１および第２蓄電部（ＢＡＴ２）４−２は、いずれも充放電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素などの二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子で構成される。第１蓄電部４−１と第１インバータ８−１との間には、直流電圧を相互に電圧変換可能な第１コンバータ（ＣＯＮＶ１）６−１が配置されており、第１蓄電部４−１の入出力電圧と、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの間の線間電圧とを相互に昇圧または降圧する。同様に、第２蓄電部４−２と第２インバータ８−２との間には、直流電圧を相互に電圧変換可能な第２コンバータ（ＣＯＮＶ２）６−２が配置されており、第２蓄電部４−２の入出力電圧と、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの間の線間電圧とを相互に昇圧または降圧する。すなわち、コンバータ６−１，６−２は、電力線対である正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬに対して並列接続される。コンバータ６−１，６−２における昇降圧動作は、制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２に従ってそれぞれ制御される。

制御装置２は、代表的に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）からなる。そして、制御装置２は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、車両走行（内部充電を含む）および外部充電に係る制御を実行する。

一例として、制御装置２は、運転者によるイグニッションスイッチの操作により車両システムの起動が要求されると、補機バッテリ４２から電力の供給を受けてその処理を開始する。さらに、制御装置２は、後述するように、車両１００のシステム停止中（ＩＧオフ状態）に外部電源により充電可能な状態となった場合においても、補機バッテリ４２から電力の供給を受けてその処理を開始する。

制御装置２は、補機バッテリ４２の出力電圧に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の電圧変換動作を制御する。具体的には、補機バッテリ４２の出力電圧が予め設定した所定の基準電圧を下回るときには、制御装置２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を動作させて、正線ＰＬ２および負線ＮＬ２との線間に出力される第２蓄電部４−２からの直流電圧を降圧して制御装置２、補機バッテリ４２および補機負荷４４に供給する。なお、所定の基準電圧は、制御装置２の正常動作が保証される電圧に設定されている。また、補機負荷４４は、電源システムの出力電圧に比較して低圧で作動する補機類の総称であり、後述するパワー制御ユニット２０の冷却装置を含む。

制御装置２に入力される情報の一例として、図１には、正線ＰＬ１，ＰＬ２に介挿された電流センサ１０−１，１０−２からの電池電流Ｉｂａｔ１，Ｉｂａｔ２、正線ＰＬ１と負線ＮＬ１との線間に配置された電圧センサ１２−１からの電池電圧Ｖｂａｔ１、正線ＰＬ２と負線ＮＬ２との線間に配置された電圧センサ１２−２からの電池電圧Ｖｂａｔ２、蓄電部４−１，４−２に近接して配置された温度センサ１１−１，１１−２からの電池温度Ｔｂａｔ１，Ｔｂａｔ２、正母線ＭＰＬに介挿された電流センサ１４からの母線電流ＩＤＣ、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの線間に配置された電圧センサ１６からの母線電圧ＶＤＣを例示する。

また、制御装置２は、蓄電部４−１，４−２の充電状態値（ＳＯＣ）を連続的に推定する。より具体的には、制御装置２は、第１蓄電部４−１の充放電量の積算値に基づいて第１蓄電部４−１のＳＯＣを順次演算するとともに、第２蓄電部４−２の充放電量の積算値に基づいて第２蓄電部４−２のＳＯＣを順次演算する。なお、充放電量の積算値は、対応する蓄電部の電池電圧と電池電流との積（電力）を時間的に積分することで得られる。

車両１００は、蓄電部４−１，４−２を外部充電するための構成として、コネクタ受入部１５０と、充電部３０とをさらに備える。蓄電部４−１，４−２に対して外部充電を行なう場合には、コネクタ部３５０がコネクタ受入部１５０に連結されることで、正充電線ＣＰＬおよび負充電線ＣＮＬを介して外部電源からの電力が充電部３０へ供給される。また、コネクタ受入部１５０は、コネクタ受入部１５０とコネクタ部３５０との連結状態を検出するための連結検出センサ１５０ａを含んでおり、この連結検出センサ１５０ａからの連結信号ＣＯＮによって制御装置２は、補機バッテリ４２から電力の供給を受けてその処理を開始する。なお、本実施の形態においては、外部電源として単相交流の商用電源が用いられる場合について例示する。

また、本明細書において、「外部電源により充電可能な状態」とは、代表的に、コネクタ部３５０がコネクタ受入部１５０に物理的に挿入されている状態を意味する。なお、図１に示す構成に代えて、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して電力供給を行なう構成では、「外部電源により充電可能な状態」とは、一次コイルと二次コイルとが位置合せされた状態を意味する。

充電部３０は、外部電源からの電力を受けて蓄電部４−１，４−２を外部充電するための装置であり、正線ＰＬ１および負線ＮＬ１と正充電線ＣＰＬおよび負充電線ＣＮＬとの間に配置される。すなわち、充電部３０は、第１蓄電部４−１と第１蓄電部４−１に対応する第１コンバータ６−１との間に電気的に接続される。

また、充電部３０は、電流制御部３０ａと、電圧変換部３０ｂとを含み、外部電源からの電力を蓄電部４−１，４−２の充電に適した電力に変換する。具体的には、電圧変換部３０ｂは、外部電源の供給電圧を蓄電部４−１，４−２の充電に適した電圧に変換するための装置であり、代表的に所定の変圧比を有する巻線型の変圧器や、ＡＣ−ＡＣスイッチングレギュレータなどからなる。また、電流制御部３０ａは、電圧変換部３０ｂによる電圧変換後の交流電圧を整流して直流電圧を生成するとともに、制御装置２からの充電電流指令に従って、蓄電部４−１，４−２に供給する充電電流を制御する。電流制御部３０ａは、代表的に単相のブリッジ回路などからなる。なお、電流制御部３０ａおよび電圧変換部３０ｂからなる構成に代えて、ＡＣ−ＤＣスイッチングレギュレータなどによって充電部３０を実現してもよい。

図１に示すこの発明の実施の形態と本願発明との対応関係については、蓄電部４−１，４−２が「蓄電部」に相当し、コンバータ６−１，６−２が「電圧変換部」に相当し、充電部３０が「充電部」に相当する。

さらに、本実施の形態において、インバータ８−１，８−２、コンバータ６−１，６−２およびコンデンサＣは、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の制御を行なうパワー制御ユニット２０（ＰＣＵ）を構成する。パワー制御ユニット２０は、これらの電気機器がケースに一体的に収容された状態で、図２に示すように、車両１００の前部に設けられたエンジンルーム１１０に搭載されている。以下では、このエンジンルーム１１０に設けられるパワー制御ユニット２０の冷却装置について説明する。

（冷却装置）
図２は、図１におけるパワー制御ユニット２０の冷却装置を概念的に示すブロック図である。

図２を参照して、冷却装置は、パワー制御ユニット２０と、電動ポンプ（以下、ポンプと略す）５０と、ラジエータ（放熱器）６０と、電動ファン（以下、ファンと略す）６２と、冷媒路５２〜５６と、温度センサ６４，６６，６８とを備える。

ラジエータ６０とポンプ５０との間に冷媒路５２が設けられ、ポンプ５０とパワー制御ユニット２０との間に冷媒路５４が設けられ、パワー制御ユニット２０とラジエータ６０との間に冷媒路５６が設けられる。

ポンプ５０は、不凍液などの冷媒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６０は、ファン６２から供給される外気と冷媒との熱交換により、パワー制御ユニット２０を循環してきた冷媒を冷却する。なお、ポンプ５０およびファン６２は、図１における補機負荷４４に相当する。

温度センサ６４は、冷媒路５４に設けられ、冷媒の温度（以下、冷媒温度）Ｔｗを検出し、その検出した冷媒温度Ｔｗを制御装置２へ出力する。温度センサ６６は、パワー制御ユニット２０の構成部品を収容するケース内に設けられ、ケース内部の雰囲気温度（以下、ＰＣＵ内部雰囲気温度）Ｔｐを検出し、その検出したＰＣＵ内部雰囲気温度Ｔｐを制御装置２へ出力する。温度センサ６８は、エンジンルーム１１０内に開口された外気導入口に設けられ、外気温度Ｔａを検出し、その検出した外気温度Ｔａを制御装置２へ出力する。

図３は、パワー制御ユニット２０の冷却構造を説明するための断面図である。
図３を参照して、パワー制御ユニット２０は、ケース２０６の内部に、インバータ８−１，８−２およびコンバータ６−１，６−２の各アーム部を構成する複数のスイッチング素子が搭載されたパワー素子基板２００と、これらのスイッチング素子のオン／オフ動作を制御するためのドライブ回路等を搭載した制御基板２０２とが収容された構成からなる。

パワー素子基板２００の裏面には、冷媒を通流する通流路２０４が設けられている。ケース２０６には、冷媒路５４から通流路２０４へ冷媒を導入するための冷媒入口と、通流路２０４から冷媒路５６へ冷媒を導出するための冷媒出口とが設けられている。冷媒が通流路２０４を図示される矢印の方向に流れることにより、パワー素子基板２００は、冷媒との熱交換により冷却される。

さらに、通流路２０４は、ケース２０６の底面と接するように配置されている。これにより、ケース２０６と通流路２０４を流れる冷媒との間で熱交換が行なわれることにより、ケース２０６が冷却される。そして、この冷却されたケース２０６との熱交換によってケース２０６内部の雰囲気温度が低下すると、該雰囲気を放熱先として制御基板２０２が冷却される。

このように車両１００の走行時（非外部充電時）においては、冷媒を用いてパワー素子基板２００および制御基板２０２を冷却することにより、パワー素子基板２００および制御基板２０２が過熱されるのを防止している。

その一方で、車両１００が停止状態にあるときには、ポンプ５０およびファン６２がともに作動を停止しているため、パワー素子基板２００および制御基板２０２は、エンジンルーム１１０の雰囲気温度に略等しい温度となっている。そのため、エンジン１８の停止直後から自然に冷えるまでの間に、エンジン１８の残熱によってエンジンルーム１１０の雰囲気温度が上昇すると、パワー素子基板２００および制御基板２０２の温度（以下、「パワー制御ユニット２０の装置温度」とも称する）も上昇する。

図４は、パワー制御ユニット２０の装置温度の時間的変化の一例を示す図である。
図４を参照して、まず時刻ｔ１において車両１００の走行が開始されたとする。車両１００の走行時には、パワー制御ユニット２０は、インバータ８−１，８−２およびコンバータ６−１，６−２のスイッチング素子から発生する熱による温度上昇を抑えるためにポンプ５０およびファン６２（図２）を作動することにより冷却される。これにより、パワー制御ユニット２０の装置温度は略一定温度に保たれている。

続いて、時刻ｔ２において、車両１００の走行が終了したとする。この時刻ｔ２以降では、エンジン１８の残熱によってエンジンルーム１１０の雰囲気温度が上昇する。これに伴なってケース２０６内部の雰囲気温度が上昇することにより、図中のラインｋ１に示すように、パワー制御ユニット２０の装置温度も上昇する。

これに対して、時刻ｔ２において、車両１００の走行が終了し、外部電源により充電可能な状態になった場合では、図中のラインｋ２に示すように、エンジンルーム１１０の雰囲気温度の上昇に加えて、コンバータ６−１，６−２のスイッチング素子から発生する熱により、パワー制御ユニット２０の装置温度はさらに上昇することとなる。このようなパワー制御ユニット２０の装置温度の上昇は、外気温度が高い場合、たとえば車両１００が炎天下に駐車された状態で外部充電が行なわれた場合においてより顕著となることから、パワー制御ユニット２０を過熱させる可能性がある。

そこで、本実施の形態において、制御装置２は、車両１００の停止中に外部充電が開始されると、パワー制御ユニット２０の装置温度に応じて、ポンプ５０およびファン６２を駆動制御するように構成される。このような構成とすることにより、パワー制御ユニット２０のケース２０６の内部に冷却用のファンを設けるなどの外部充電に備えた冷却装置の追加が不要となる。そのため、電源システムを大型化かつ高コスト化させることなく、パワー制御ユニット２０を過熱から保護することができる。

本構成において、パワー制御ユニット２０の装置温度としては、温度センサ６４からの冷媒温度Ｔｗ、温度センサ６６からのＰＣＵ内部雰囲気温度Ｔｐおよび温度センサ６８からの外気温度Ｔａのいずれかを用いるものとする。本実施の形態では、一例として、温度センサ６８からの外気温度Ｔａを用いる場合について説明する。

なお、パワー制御ユニット２０の装置温度としては、冷媒温度Ｔｗ、ＰＣＵ内部雰囲気温度Ｔｐおよび外気温度Ｔａの少なくとも２つの組合せから推定する構成としてもよい。あるいは、これらの温度センサ６４〜６８の検出値の他に、コンバータ６−１，６−２に設けられた過熱センサまたは電流センサからの検出信号を用いる構成としてもよい。

そして、制御装置２は、冷媒温度Ｔｗ、ＰＣＵ内部雰囲気温度Ｔｐおよび外気温度Ｔａのいずれを用いる場合においても、その温度とパワー素子基板２００および制御基板２０２との関係を予め取得しておくとともに、その取得した関係を参照することによって、対応する温度センサからの検出値から推定されるパワー制御ユニット２０の装置温度に基づいて、ポンプ５０およびファン６２を駆動制御する。

具体的には、車両１００のシステム停止中において、制御装置２は、上述したように、連結検出センサ１５０ａ（図１）からの連結信号ＣＯＮによって補機バッテリ４２（図１）から電力の供給を受けてその処理を開始する。そして、制御装置２は、温度センサ６８からの外気温度Ｔａに基づいて、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードを設定し、その設定した駆動モードに従って、ポンプ５０の回転数を制御するための信号ＰＤおよびファン６２の回転数を制御するための信号ＦＤを生成する。

図５は、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードを説明するための図である。
図５を参照して、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードとしては、冷媒路５２〜５８を循環する冷媒の流量およびラジエータ６０への外気の供給量が互いに異なる、複数の駆動モードが予め設定されている。図５の例では、「停止」，「Ｌｏ」，「Ｍｉｄ」，「Ｈｉ」の４つの駆動モードが設定されている。これらのうち駆動モードが「停止」の場合には、ポンプ５０およびファン６２はともに作動を停止しているため、冷媒の流量および外気の供給量は零となる。また、残りの駆動モード「Ｌｏ」，「Ｍｉｄ」，「Ｈｉ」における冷媒の流量および外気の供給量は、駆動モードが「Ｌｏ」の場合が最も少なく、駆動モードが「Ｈｉ」の場合が最も多くなる。これにより、各駆動モードを実行しているときのポンプ５０およびファン６２の消費電力は、駆動モードが「Ｌｏ」の場合が最も低く、駆動モードが「Ｈｉ」の場合が最も高くなる。

制御装置２は、温度センサ６８からの外気温度Ｔａに応じて、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードを切り換える。具体的には、外気温度Ｔａが所定温度Ｔ１よりも低い場合には、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードは「停止」に設定される。また、外気温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上であって、所定温度Ｔ２（ただし、Ｔ２＞Ｔ１）未満の場合には、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードは「Ｌｏ」に設定される。

そして、制御装置２は、冷媒の流量が、設定された駆動モードで指定された流量となるように、ポンプ５０の回転数を制御するための信号ＰＤを生成してポンプ５０へ出力する。また、制御装置２は、外気の供給量が、設定された駆動モードで指定された供給量となるように、ファン６２の回転数を制御するための信号ＦＤを生成してファン６２へ出力する。

このように、外気温度Ｔａに応じてポンプ５０およびファン６２の駆動モードを切り換える構成とすることにより、冷媒の流量および外気の供給量を一定に固定してポンプ５０およびファン６２を駆動する場合と比較して、ポンプ５０およびファン６２の消費電力を低減することができる。この結果、蓄電部４−１，４−２の充電効率の低下を抑制しながら、パワー制御ユニット２０を効果的に過熱から保護することができる。

図６は、図２の制御装置２によるポンプ５０およびファン６２の駆動制御を説明するためのフローチャートである。

図６を参照して、制御装置２は、車両１００が停止状態になったか否かを判断する（ステップＳ０１）。車両１００が停止状態でない場合（ステップＳ０１においてＮＯの場合）には、処理は最初に戻る。

これに対して、車両１００が停止状態になった場合（ステップＳ０１においてＹＥＳの場合）には、制御装置２は、コネクタ部３５０（図１）が車両１００に連結されたか否かを判断する（ステップＳ０２）。コネクタ部３５０が車両１００に連結されていない場合（ステップＳ０２においてＮＯの場合）には、制御装置２は、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードを「停止」に設定する（ステップＳ０６）。

これに対して、コネクタ部３５０が車両１００に連結された場合（ステップＳ０２においてＹＥＳの場合）には、制御装置２は、外部電源により充電可能な状態になったと判断し、蓄電部４−１，４−２に対する外部充電を実行する。さらに、制御装置２は、温度センサ６８から外気温度Ｔａを取得すると（ステップＳ０３）、取得した外気温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ０４）。

外気温度Ｔａが所定温度Ｔ１を下回る場合（ステップＳ０４においてＮＯの場合）には、制御装置２は、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードを「停止」に設定する（ステップＳ０６）。

これに対して、外気温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上となる場合（ステップＳ０４においてＹＥＳの場合）には、制御装置２は、予め設定された複数の駆動モードの中から、外気温度Ｔａに対応する駆動モードを選択して、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードに設定する。そして、制御装置２は、その設定した駆動モードで指定された冷媒の流量および外気の供給量となるように、ポンプ５０およびファン６２の回転数を制御する（ステップＳ０５）。

［変更例］
ポンプ５０およびファン６２の駆動制御については、外気温度Ｔａに応じて各々の回転数を制御する構成に加えて、本変更例で示すように、ポンプ５０およびファン６２を間欠的に駆動するように制御することも可能である。

図７は、本実施の形態に従う冷却装置の制御構造の変更例を説明するための図である。
図７を参照して、本変更例に従う制御装置２は、外気温度Ｔａに応じて、ポンプ５０およびファン６２の駆動モードを切り換えるとともに、それぞれの駆動モードにおいてポンプ５０およびファン６２が間欠運転するように制御する。

具体的には、制御装置２は、ポンプ５０およびファン６２を作動させる運転期間Ｔｏｎと、ポンプ５０およびファン６２を停止させる停止期間Ｔｏｆｆとを交互に設ける。このとき、外気温度Ｔａが低下するにつれて、停止期間Ｔｏｆｆを長くすることにより、一定期間あたりの冷媒の流量および外気の供給量が少なくすることができる。

本変更例によれば、ポンプ５０およびファン６２が運転状態にある期間の総和は、ポンプ５０およびファン６２を連続運転させる期間と比べて短くなることから、これらの消費電力をより一層低減することができる。その結果、蓄電部４−１，４−２の充電効率が低下するのを抑制しながら、パワー制御ユニット２０を過熱から保護することができる。

以上のように、この発明の実施の形態によれば、外部充電時において、蓄電部の充放電電流を制御する電力変換部の冷却装置を駆動制御することにより、新たな冷却装置を設けることなく、電力変換部を過熱から保護することができる。さらに、電力変換部の装置温度に応じて冷却装置を駆動制御することから、電力変換部を効果的に冷却するとともに、冷却装置への電力供給に起因して蓄電部の充電効率が低下するのを抑制することができる。

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。

この発明の実施の形態に従う車両に対して外部電源による充電を行なうための概略構成図である。 図１におけるパワー制御ユニットの冷却装置を概念的に示すブロック図である。 パワー制御ユニットの冷却構造を説明するための断面図である。 パワー制御ユニットの装置温度の時間的変化の一例を示す図である。 ポンプおよびファンの駆動モードを説明するための図である。 図２の制御装置によるポンプおよびファンの駆動制御を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態に従う冷却装置の制御構造の変更例を説明するための図である。

符号の説明

２ 制御装置、４−１ 第１蓄電部、４−２ 第２蓄電部、６−１ 第１コンバータ、６−２ 第２コンバータ、８−１ 第１インバータ、８−２ 第２インバータ、１０−１，１０−２，１４ 電流センサ、１１−１，１１−２，６４，６６，６８ 温度センサ、１２−１，１２−２ 電圧センサ、１８ エンジン、２０ パワー制御ユニット、２２ 動力分割機構、２４Ｆ 駆動輪、３０ 充電部、３０ｂ 電圧変換部、３０ａ 電流制御部、４０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２ 補機バッテリ、４４ 補機負荷、５０ ポンプ、５２〜５６ 冷媒路、６０ ラジエータ、６２ ファン、１００ 車両、１１０ エンジンルーム、１５０ コネクタ受入部、１５０ａ 連結検出センサ、２００ パワー素子基板、２０２ 制御基板、２０４ 通流路、２０６ ケース、Ｃ コンデンサ、ＣＮＬ 負充電線、ＣＰＬ 正充電線、ＭＧ１ 第１モータジェネレータ、ＭＧ２ 第２モータジェネレータ、ＭＮＬ 負母線、ＭＰＬ 正母線、ＮＬ１，ＮＬ２ 負線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正線、ＰＳＬ 電力線。

Claims (6)

1. 充放電可能な蓄電部と、
   前記蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、外部電源からの電力を受けて前記蓄電部を外部充電するための充電部と、
   前記蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、前記充電部と前記蓄電部との間で電圧変換を行なう電圧変換部と、
   前記蓄電部から電力の供給を受けて前記電圧変換部を冷却する冷却装置と、
   前記蓄電部が外部電源により充電可能な状態にされたときに、前記電圧変換部の装置温度に応じて、前記冷却装置の冷媒の供給量を制御する制御部とを備える、電源システム。
2. 前記制御部は、前記冷媒の供給量を、前記電圧変換部の装置温度が高くなるに従って増加するように制御する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記冷却装置は、前記電圧変換部に対して冷媒を間欠的に供給可能に構成され、
   前記制御部は、冷媒の供給を停止する期間を、前記前記電圧変換部の温度が低くなるに従って長くなるように制御する、請求項１に記載の電源システム。
4. 前記制御部は、外気温度、冷媒温度、および前記電圧変換部の雰囲気温度の少なくとも１つに基づいて、前記電圧変換部の装置温度を推定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記冷却装置は、
   前記電圧変換部に冷媒を通流する冷媒路と、
   前記蓄電部から電力の供給を受けて前記冷媒路に前記冷媒を循環させるポンプと、
   前記冷媒路に配設され、前記蓄電部から電力の供給を受けて前記冷媒を冷却するラジエータとを含み、
   前記制御部は、前記電圧変換部の装置温度に応じて、前記ポンプおよび前記ラジエータを駆動制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源システムと、
   前記電源システムから電力の供給を受けて車両の駆動力を発生する駆動力発生部とを備える、車両。

Images