JP2011172406A - 電気自動車のインバータ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水温度センサとインバータ温度センサとを利用して、冷却系統に異常があるか否かを診断する。
【解決手段】冷却水Wの温度（Tb）を検出する水温センサ２３ａと、インバータ１３の温度（Ta）を検出するIGBT温度センサ１３ｃとをEV-ECU１７に電気的に接続した。各信号Tb，Taの差分値と比較される温度しきい値と、指示トルク信号ITの変動幅と比較されるトルク変動幅しきい値とを格納するしきい値格納部３１、および指示トルク信号ITの変動幅がトルク変動幅しきい値を下回るとともに、差分値が温度しきい値を上回り、当該状態が所定時間経過したら冷却系統が異常であると診断する異常診断部３３をEV-ECU１７に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源からの電力を変換して駆動モータを駆動するインバータを冷却水により冷却し、インバータを過熱から保護する電気自動車のインバータ冷却装置に関する。

従来、電気自動車においては、高電圧バッテリ（電源）からの電力を変換し、走行駆動系の駆動モータを駆動するインバータが設けられている。電気自動車に用いるインバータとしては、例えば、複数の半導体スイッチ素子を用いた自励式電圧形のインバータが知られており、各半導体スイッチ素子としては、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）やMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等を用いている。

インバータは、駆動モータの駆動時における各半導体スイッチ素子の開閉動作によって発熱する。そのため、インバータには、各半導体スイッチ素子の発熱により各半導体スイッチ素子自身やインバータの他の構成部品の過熱を防止するために、インバータ冷却装置が設けられている。インバータ冷却装置としては、例えば、冷却水（LLC）を用いた水冷方式を採用しており、水冷方式のインバータ冷却装置は、内燃機関の冷却装置と同様に、ラジエターやポンプ（電動ポンプ）等を備えている。インバータにはウォータジャケット（冷却水通路）が設けられ、ポンプを駆動してウォータジャケットに冷却水を送り込むことで、冷却水によりインバータ（各半導体スイッチ素子等）の熱を奪い、さらにはラジエターから冷却水の熱を外部に放熱する。これにより、インバータの過熱を抑制して熱によるインバータの破損等を防止する。

このようなインバータ冷却装置を備えた電気自動車に関する技術としては、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された技術は、インバータECUによりインバータを制御してモータを駆動する。インバータには温度センサが取り付けられ、インバータECUは温度センサからの入力に基づきインバータの温度を検出する。インバータの温度が急激に上昇するような場合、つまり温度変化率が大きい場合等においては、インバータECUはインバータへのトルク指令値を調整して、スイッチング素子（半導体スイッチ素子）の発熱量を小さくする。

特開平１０−２１０７９０号公報（図７）

ところで、上述の特許文献１に記載された技術は、冷却系統の異常、つまり冷却水の漏洩や電動ポンプの故障等を診断することができない。したがって、冷却系統に異常が生じたことを診断できるようにして、その後、運転者に警告を発生したり電気自動車のシステム電源をシャットダウンしたりできるようにすることが望ましい。そこで、冷却水の流れ状態を検出する流量センサを設けて冷却水の漏洩を検出したり、電動ポンプにレゾルバ等の回転センサを設けて電動ポンプの故障状態を検出したりすること等が考えられる。

しかしながら、この場合には冷却系統の異常を検出するために、専用の流量センサやレゾルバ等を設ける必要があり、インバータ冷却装置のコストアップを招くばかりかインバータ冷却装置の構造が複雑化するという問題を生じる。また、専用の各種センサを設けることに伴い、これらのセンサのフェイル等を考慮した制御ロジックとする必要も生じる。このような事情に鑑み、専用のセンサを設けること無く冷却系統の異常診断を行えるインバータ冷却装置の開発が望まれている。

本発明の目的は、冷却水温度センサとインバータ温度センサとを利用して、冷却系統に異常があるか否かを診断できる電気自動車のインバータ冷却装置を提供することにある。

本発明の電気自動車のインバータ冷却装置は、電源からの電力を変換して駆動モータを駆動するインバータを冷却水により冷却し、前記インバータを過熱から保護する電気自動車のインバータ冷却装置であって、前記駆動モータを駆動するための指示トルク信号を前記インバータに出力するコントローラと、前記インバータの内部に形成されるウォータジャケットの入口部および出口部に接続され、前記ウォータジャケットに前記冷却水を循環させる冷却水管路と、前記冷却水管路に設けられ、前記冷却水を前記ウォータジャケットに送り込む電動ポンプと、前記冷却水管路に設けられ、前記冷却水の熱を外部に放熱させる放熱器と、前記コントローラに電気的に接続され、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサと、前記コントローラに電気的に接続され、前記インバータの温度を検出するインバータ温度センサと、前記コントローラに設けられ、前記各温度センサからの検出信号の差分値と比較される温度しきい値および前記指示トルク信号の変動幅と比較されるトルク変動幅しきい値を格納するしきい値格納部と、前記コントローラに設けられ、前記指示トルク信号の変動幅が前記トルク変動幅しきい値を下回るとともに前記差分値が温度しきい値を上回り、当該状態が所定時間経過したら冷却系統が異常であると診断する異常診断部とを備えることを特徴とする。

本発明の電気自動車のインバータ冷却装置は、さらに前記コントローラに電気的に接続され、前記電気自動車の車速を検出する車速センサを備え、前記しきい値格納部は、前記車速センサからの検出信号と比較され、前記電気自動車の走行状態を判定するための走行状態しきい値と前記電気自動車の停車状態を判定するための停車状態しきい値とを含む車速しきい値をさらに格納し、前記異常診断部は、前記車速センサからの検出信号が前記走行状態しきい値と前記停車状態しきい値との間にあるときに、前記冷却系統の異常診断を行わないことを特徴とする。

本発明の電気自動車のインバータ冷却装置は、前記しきい値格納部は、前記走行状態しきい値と対となる走行状態トルク変動幅しきい値と、前記停車状態しきい値と対となる停車状態トルク変動幅しきい値とを格納し、前記走行状態トルク変動幅しきい値を前記停車状態トルク変動幅しきい値よりも大きい値とすることを特徴とする。

本発明の電気自動車のインバータ冷却装置によれば、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサと、インバータの温度を検出するインバータ温度センサとをコントローラに電気的に接続し、各温度センサからの検出信号の差分値と比較される温度しきい値と、指示トルク信号の変動幅と比較されるトルク変動幅しきい値とを格納するしきい値格納部、および指示トルク信号の変動幅がトルク変動幅しきい値を下回るとともに差分値が温度しきい値を上回り、当該状態が所定時間経過したら冷却系統が異常であると診断する異常診断部をコントローラに設ける。したがって、冷却水の温度とインバータの温度との乖離が大きく、かつ指示トルク信号の変動幅が小さい場合で所定時間経過した後に、インバータが冷却されていないと推定でき、ひいては冷却系統に異常が生じていると診断できる。冷却水の温度とインバータの温度との差分値を利用して、冷却水の漏洩や電動ポンプの故障等を含む冷却系統の異常を診断できる。よって、流量センサ等の専用のセンサを設けること無く、簡単な構成で冷却系統の異常診断を行うことができ、インバータ冷却装置のコストアップや制御ロジックの複雑化を抑制することができる。

本発明の電気自動車のインバータ冷却装置によれば、さらにコントローラに電気的に接続され、電気自動車の車速を検出する車速センサを備え、しきい値格納部は、車速センサからの検出信号と比較され、電気自動車の走行状態を判定するための走行状態しきい値と電気自動車の停車状態を判定するための停車状態しきい値とを含む車速しきい値をさらに格納し、異常診断部は、車速センサからの検出信号が走行状態しきい値と停車状態しきい値との間にあるときに、冷却系統の異常診断を行わないので、電気自動車が停車状態から走行状態に移行する迄の指示トルク信号の変動幅が大きい状態での誤診断を無くして、異常診断の信頼性を向上させることができる。

本発明の電気自動車のインバータ冷却装置によれば、しきい値格納部は、走行状態しきい値と対となる走行状態トルク変動幅しきい値と、停車状態しきい値と対となる停車状態トルク変動幅しきい値とを格納し、走行状態トルク変動幅しきい値を停車状態トルク変動幅しきい値よりも大きい値とするので、停車状態での異常診断と、停車状態の指示トルク信号の変動幅よりも大きな変動幅となる走行状態での異常診断とを、それぞれ正確に診断することができる。よって、より異常診断の信頼性を向上させることができる。

インバータ冷却装置の構成を示すブロック図である。 インバータの内部に形成されるウォータジャケットの概略構造を説明する部分拡大図である。 インバータ冷却装置の動作を説明するフローチャート図である。 IGBT温度および冷却水温度の変化（走行状態）を示す時間−温度特性グラフである。 IGBT温度および冷却水温度の変化（停車状態）を示す時間−温度特性グラフである。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１はインバータ冷却装置の構成を示すブロック図を、図２はインバータの内部に形成されるウォータジャケットの概略構造を説明する部分拡大図を、図３はインバータ冷却装置の動作を説明するフローチャート図を、図４はIGBT温度および冷却水温度の変化（走行状態）を示す時間−温度特性グラフを、図５はIGBT温度および冷却水温度の変化（停車状態）を示す時間−温度特性グラフをそれぞれ表している。

図１に示す駆動システム１０は、図示しない電気自動車に搭載され、例えば、電気自動車に設けられる一対の後輪（図示せず）を駆動するものである。駆動システム１０は、各後輪を駆動する駆動モータ１１を備え、駆動モータ１１の回転軸（図示せず）は、ディファレンシャルギヤやドライブシャフト等（図示せず）を介して各後輪に連結されている。

駆動モータ１１には、インバータ１３が複数の導電ケーブル１２を介して電気的に接続されている。また、インバータ１３には、高電圧バッテリ（電源）１５が導電ケーブル１４を介して電気的に接続されている。インバータ１３は、高電圧バッテリ１５からの電力（直流電流）を、駆動モータ１１を駆動するための電力（交流電流）に変換し、変換した電力（交流電流）を駆動モータ１１に供給するようになっている。ここで、高電圧バッテリ１５としては、電圧制御範囲が280V〜380V程度の二次電池（リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等）を採用している。

インバータ１３の内部には、IGBTモジュール１３ａが設けられ、IGBTモジュール１３ａは、半導体スイッチ素子としてのIGBT１３ｂ（図２参照）を複数個一体化して形成されている。IGBTモジュール１３ａには、IGBTモジュール１３ａの温度を検出するIGBT温度センサ（インバータ温度センサ）１３ｃが取り付けられている。ここで、インバータ１３の内部には、IGBTモジュール１３ａに加えて、DC/DCコンバータ等の他の構成部品（図示せず）も設けられている。ここで、本発明におけるインバータは、IGBTモジュール１３ａおよびIGBT温度センサ１３ｃにより構成されている。

電気自動車には、図中一点鎖線矢印に示すように、CAN等よりなる通信ネットワーク１６が構築されている。インバータ１３には、電気自動車を統括的に制御するEV-ECU（コントローラ）１７が通信ネットワーク１６を介して電気的に接続されている。EV-ECU１７は、駆動モータ１１を駆動するための指示トルク信号ITをインバータ１３に出力するようになっている。また、EV-ECU１７には、IGBT温度センサ１３ｃからのIGBT温度信号（検出信号）Taが入力されるようになっている。

EV-ECU１７には、電気自動車の走行状態を検出する車速センサ１８およびアクセルセンサ１９が、通信ネットワーク１６を介して電気的に接続されている。EV-ECU１７には、車速センサ１８からは車速信号（検出信号）Vsが、アクセルセンサ１９からは開度信号Acがそれぞれ入力される。EV-ECU１７は、入力された車速信号Vsおよび開度信号Acに基づいて所定の演算処理を実行し、運転者の要求に見合った最適な指示トルク信号ITを生成するようになっている。

駆動システム１０は、IGBTモジュール１３ａの動作、つまり各IGBT１３ｂのスイッチング動作に伴って発生する熱を外部に放熱するために、インバータ冷却装置２０を備えている。インバータ冷却装置２０は、インバータ１３，EV-ECU１７，電動ポンプ２１，ラジエター（放熱器）２２および冷却水配管（冷却水管路）２３から構成されている。電動ポンプ２１とラジエター２２との間の冷却水配管２３には、冷却水配管２３の内部を流通する冷却水（LLC）Wの温度を検出する水温センサ（冷却水温度センサ）２３ａが設けられている。水温センサ２３ａは、EV-ECU１７に導電ケーブル２４を介して電気的にされ、冷却水温度信号（検出信号）TbをEV-ECU１７に出力するようになっている。

インバータ１３を形成するハウジング（詳細図示せず）には、冷却水配管２３の端部がそれぞれ接続される入口部１３ｄおよび出口部１３ｅが形成されている。また、インバータ１３の内部における入口部１３ｄと出口部１３ｅとの間には、図２に示すように冷却水Wが一方方向に流通して循環するウォータジャケット１３ｆが形成されている。ここで、IGBTモジュール１３ａの各IGBT１３ｂは、充分な放熱性を得るために、ウォータジャケット１３ｆに近接配置されている。

電動ポンプ２１は、その下流側（吐出側）の冷却水配管２３に冷却水Wを圧送し、ラジエター２２からインバータ１３の入口部１３ｄを介してウォータジャケット１３ｆに冷却水Wを送り込むようになっている。ウォータジャケット１３ｆを流通した冷却水Wは、インバータ１３の出口部１３ｅから電動ポンプ２１の上流側（吸込側）に戻され、図中網掛矢印に示すように循環するようになっている。これにより、ウォータジャケット１３ｆで吸収した冷却水Wの熱は、ラジエター２２に設けられる冷却フィン（図示せず）から外部に放熱され、インバータ１３を冷却して過熱から保護することができる。

EV-ECU１７は、インバータ冷却装置２０の作動状態を監視する冷却装置監視部３０を備えている。冷却装置監視部３０はしきい値格納部３１を備え、しきい値格納部３１には、車速センサ１８からの車速信号Vsと比較される車速しきい値VsSL1，VsSL2が格納されている。また、しきい値格納部３１には、IGBT温度センサ１３ｃからのIGBT温度信号Taおよび水温センサ２３ａからの冷却水温信号Tbの差分値ΔT（＝｜Ta−Tb｜）と比較される温度しきい値TempSL1，TempSL2が格納されている。さらに、しきい値格納部３１には、指示トルク信号ITの変動幅ITwと比較されるトルク変動幅しきい値TqwSL1，TqwSL2が格納されている。

冷却装置監視部３０はタイマー部３２を備えている。タイマー部３２は、第１，第２タイマーTm1，Tm2（図示せず）を有し、タイマー部３２には、第１，第２基準時間しきい値TmSL1，TmSL2が格納されている。タイマー部３２は、差分値ΔTと温度しきい値TempSL1，TempSL2との比較結果、および指示トルク信号ITの変動幅ITwとトルク変動幅しきい値TqwSL1，TqwSL2との比較結果に応じて、第１，第２タイマーTm1，Tm2のカウントを開始するようになっている。

冷却装置監視部３０は異常診断部３３を備えている。異常診断部３３は、指示トルク信号ITの変動幅ITwがトルク変動幅しきい値TqwSL1，TqwSL2を下回るとともに、差分値ΔTが温度しきい値TempSL1，TempSL2を上回り、当該状態が所定時間経過したら冷却系統が異常であると診断するようになっている。ここで、上記所定時間とは、第１，第２タイマーTm1，Tm2のカウント値が第１，第２基準時間しきい値TmSL1，TmSL2に達したときの時間である。また、上記冷却系統の異常とは、冷却水Wの漏洩や電動ポンプ２１の故障等により、インバータ冷却装置２０の冷却能力が低下した状態のことである。

ここで、車速しきい値VsSL1は、電気自動車が走行状態の場合に用いられる走行状態しきい値であり、本実施の形態においては「30km/ｈ」に設定している。また、車速しきい値VsSL2は、電気自動車が停車状態の場合に用いられる停車状態しきい値であり、本実施の形態においては「3km/ｈ」に設定している。なお、車速しきい値VsSL2を「3km/h」としたのは、渋滞時等において電気自動車が極低速で走行している場合や、電気自動車がクリープ現象で極低速で走行している場合等を停車状態とするためである。

温度しきい値TempSL1，トルク変動幅しきい値TqwSL1，第１タイマーTm1および第１基準時間しきい値TmSL1は、車速信号Vsが車速しきい値VsSL1を上回る場合、つまり車速が「30km/ｈ」を超える場合に用いられ、車速しきい値（走行状態しきい値）VsSL1と対となっている。一方、温度しきい値TempSL2，トルク変動幅しきい値TqwSL2，第２タイマーTm2および第２基準時間しきい値TmSL2は、車速信号Vsが車速しきい値VsSL2を下回る場合、つまり車速が「3km/ｈ」未満である場合に用いられ、車速しきい値（停車状態しきい値）VsSL2と対となっている。

また、トルク変動幅しきい値TqwSL1は、本発明における走行状態トルク変動幅しきい値を、トルク変動幅しきい値TqwSL2は、本発明における停車状態トルク変動幅しきい値を構成している。各トルク変動幅しきい値TqwSL1，TqwSL2の大小関係は、TqwSL1＞TqwSL2としている。

次に、以上のように形成したインバータ冷却装置２０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。

インバータ冷却装置２０を形成する冷却装置監視部３０の異常診断ロジックは、図示しないイグニッションスイッチをオン操作して、電気自動車のシステム電源が投入されてから所定の制御周期毎（例えば10分毎）に繰り返される。

図３に示すように、まず、ステップＳ１で異常診断ロジックが開始（スタート）されると、続くステップＳ２において車速信号Vsを読み込む。読み込んだ車速信号Vsの絶対値が、しきい値格納部３１に格納された車速しきい値VsSL1を超えているか否か、つまり電気自動車が30km/hを超えて走行しているか否（走行状態か否か）かを判定する。車速が30km/hを超えている場合（yes）にはステップＳ３に進み、車速が30km/h以下である場合（no）にはステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、EV-ECU１７で算出した指示トルク信号ITの変動幅ITwの絶対値が、走行状態のときに用いるトルク変動幅しきい値TqwSL1よりも小さく、かつIGBT温度信号Taと冷却水温信号Tbとの差分値ΔTの絶対値が、走行状態のときに用いる温度しきい値TempSL1よりも大きいか否かを判定する。yesと判定した場合にはステップＳ５に進み、noと判定した場合にはステップＳ６に進む。

ステップＳ３でyes判定となる場合は、第１に走行状態における変動幅ITwがトルク変動幅しきい値TqwSL1よりも小さい状態、つまりアクセル操作が一定の状態またはアクセル操作をしない状態で、電気自動車が定速走行または惰性走行する場合である。すなわち、IGBT温度信号Taの温度変化が小さく安定した状態で、冷却系統の異常診断を行うのに適した状態の場合である。ここで、IGBT１３ｂの温度は冷却水Wの温度に比して比熱が小さいので瞬間的に変化（1msec等で変化）するが、冷却水温信号TbはIGBT１３ｂの温度変化に追従することができない（10〜20sec等で変化）。したがって、IGBT１３ｂの温度変化が大きい（変動幅ITwが大きい）ときには、冷却系統の異常診断を行うのに適さず、ステップＳ３でno判定となる。

ステップＳ３でyes判定となる場合は、第２にIGBT温度信号Taと冷却水温信号Tbとが乖離している場合である。つまり、インバータ１３の温度が所定値で略安定しているにも関わらず、インバータ１３が冷却されていないと推定できる場合である。ただし、IGBT１３ｂの温度は瞬間的に変化するため、ある程度の時間、継続して乖離しているのか否かを見る必要がある。そのため、次のステップＳ５では、乖離時間を計測するために、走行状態のときに用いる第１タイマーTm1を作動させる。

ステップＳ５では第１タイマーTm1をカウント（インクリメント）し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、第１タイマーTm1のカウント値が、走行状態のときに用いる第１基準時間しきい値TmSL1を超えたか否か、つまり走行状態において冷却系統が異常であると診断するのに充分な時間が経過したか否かを判定する。ステップＳ７でyesと判定した場合にはステップＳ８に進み、ステップＳ７でnoと判定した場合にはステップＳ２に戻る。そして、ステップＳ８では、冷却系統が異常であると診断し、例えばインストルメントパネルに設けた警告灯を点灯させる。これにより冷却系統の異常を運転者に知らせる。その後、ステップＳ９に進んで、冷却装置監視部３０の異常診断ロジックが終了（エンド）する。

ステップＳ４では、読み込んだ車速信号Vsの絶対値が、しきい値格納部３１に格納された車速しきい値VsSL2未満であるか否か、つまり電気自動車の車速が3km/h未満であるか否（停車状態か否か）かを判定する。車速が3km/h未満である場合（yes）にはステップＳ１０に進み、車速が3km/h以上である場合（no）にはステップＳ６に進む。

ステップＳ１０では、EV-ECU１７で算出した指示トルク信号ITの変動幅ITwの絶対値が、停車状態のときに用いるトルク変動幅しきい値TqwSL2よりも小さく、かつIGBT温度信号Taと冷却水温信号Tbとの差分値ΔTの絶対値が、停車状態のときに用いる温度しきい値TempSL2（TempSL2＜TempSL1）よりも大きいか否かを判定する。yesと判定した場合にはステップＳ１１に進み、noと判定した場合にはステップＳ６に進む。

ステップＳ１０でyes判定となる場合は、第１に停車状態における変動幅ITwがトルク変動幅しきい値TqwSL2よりも小さい状態、つまりアクセル操作をしていない状態で、電気自動車がクリープ現象で極低速走行しているかブレーキ操作をしている場合である。すなわち、ステップＳ３と同様に、IGBT温度信号Taの温度変化が小さく、冷却系統の異常診断を行うのに適した状態の場合である。ここで、アクセル操作を小刻みに操作して車車間距離を調整、例えば渋滞中の道路を走行するような場合には、IGBT１３ｂの温度変化（変動幅ITw）は大きくなるため、冷却系統の異常診断を行うのに適さず、ステップＳ１０でno判定となる。

ステップＳ１０でyes判定となる場合は、第２にIGBT温度信号Taと冷却水温信号Tbとが乖離している場合である。つまり、インバータ１３の温度が所定値で略安定しているにも関わらず、インバータ１３が冷却されていないと推定できる場合である。続くステップＳ１１では、ステップＳ５と同様に、IGBT温度信号Taと冷却水温信号Tbとの乖離時間を計測する。そのために、停車状態のときに用いる第２タイマーTm2を作動させる。

ステップＳ１２では、第２タイマーTm2のカウント値が、停車状態のときに用いる第２基準時間しきい値TmSL2（TmSL2＜TmSL1）を超えたか否か、つまり停車状態において冷却系統が異常であると診断するのに充分な時間が経過したか否かを判定する。ステップＳ１２でyesと判定した場合にはステップＳ１３に進み、ステップＳ１２でnoと判定した場合にはステップＳ２に戻る。そして、ステップＳ１３では、ステップＳ８と同様に、冷却系統が異常であると診断して警告灯等を点灯させる。その後、ステップＳ９に進んで、冷却装置監視部３０の異常診断ロジックが終了（エンド）する。

ステップＳ６では、ステップＳ３，ステップＳ４およびステップＳ１０でnoと判定した場合に、第１タイマーTm1および第２タイマーTm2をクリアしてリセットする。つまり、ステップＳ４においてno判定の場合には、車速信号Vsが車速しきい値VsSL1（30km/h）と車速しきい値VsSL2（3km/h）との間にあるときに、冷却系統の異常診断を行わない。これにより、電気自動車が停車状態（クリープ現象等の状態）から走行状態に移行する迄の指示トルク信号ITの変動幅ITwが大きい状態における誤診断を無くし、異常診断の信頼性を向上させている。また、ステップＳ３およびステップＳ１０においてno判定の場合には、冷却系統が異常であると診断できる条件が揃わないため、冷却系統は正常であるとして各タイマーTm1，Tm2をクリアし、次の制御周期（例えば10分後）で再度異常判定を行う。

ここで、走行状態のときに用いるトルク変動幅しきい値TqwSL1を、停車状態のときに用いるトルク変動幅しきい値TqwSL2よりも大きい値としているが、これは、停車状態での異常診断と走行状態での異常診断とをそれぞれ個別に最適化して、電気自動車の各状態においてそれぞれ正確に異常診断するためである。つまり、各状態においてトルク変動幅しきい値を異ならせることで、異常診断の信頼性をより向上させている。

次に、IGBT温度（Ta）と冷却水温度（Tb）との変化について、図４および図５を用いて詳細に説明する。

［走行状態］
図４は、電気自動車が停車状態（例えばシフトレバーがニュートラルやパーキング位置にある状態で指示トルク信号ITがゼロ）から走行状態に移行した場合における、時間−温度特性グラフを示している。

運転者がシフト操作およびアクセル操作を行い、指示トルク信号ITが大きくなると、図４に示すように、IGBT温度信号Taが急激に大きくなる。これに伴い、インバータ１３の熱を奪いつつ冷却水温度信号Tbが遅れて緩やかに大きくなる。そして、車速が30km/hを超えて電気自動車が定速走行し、第１タイマーTm1のカウント値が第１基準時間しきい値TmSL1を超える。このとき、冷却系統が正常であれば、冷却水温度信号TbはIGBT温度信号Taに収束するよう近付いていき、変動幅ITwの絶対値がトルク変動幅しきい値TqwSL1を下回り、かつ図中一点鎖線に示すように差分値ΔT（＝｜Ta−Tb｜）が温度しきい値TempSL1を下回る。これにより、冷却装置監視部３０は冷却系統が正常であると診断する。

一方、冷却系統に何らかの異常があり、例えば、冷却水Wの漏洩等が生じた場合には、図中二点鎖線に示すように、冷却水温度信号Tbが上昇し難くなることがある。すると、第１タイマーTm1のカウント値が第１基準時間しきい値TmSL1を超えた後、変動幅ITwの絶対値がトルク変動幅しきい値TqwSL1を下回り、かつ差分値ΔTが温度しきい値TempSL1を上回る（乖離状態）。これにより、冷却装置監視部３０は冷却系統が異常であると診断する。

［停車状態］
図５は、電気自動車が停車状態（例えばシフトレバーがニュートラルやパーキング位置にある状態で指示トルク信号ITがゼロ）から、未だ走行状態には至らない停車状態（クリープ現象等の極低速状態）に移行した場合における、時間−温度特性グラフを示している。

運転者がシフト操作を行う一方でアクセル操作を行わず、クリープ現象等のために指示トルク信号ITが大きくなると、図５に示すように、IGBT温度信号Taが緩やかに大きくなる。これに伴い、インバータ１３の熱を奪いつつ冷却水温度信号Tbが遅れてより緩やかに大きくなる。そして、車速が3km/h未満で電気自動車がクリープ現象等で走行し、第２タイマーTm2のカウント値が第２基準時間しきい値TmSL2を超える。このとき、冷却系統が正常であれば、冷却水温度信号TbはIGBT温度信号Taに収束するよう近付いていき、変動幅ITwの絶対値がトルク変動幅しきい値TqwSL2を下回り、かつ図中一点鎖線に示すように差分値ΔT（＝｜Ta−Tb｜）が温度しきい値TempSL2を下回る。これにより、冷却装置監視部３０は冷却系統が正常であると診断する。

一方、冷却系統に何らかの異常があり、例えば、冷却水Wの漏洩等が生じた場合には、図中二点鎖線に示すように、冷却水温度信号Tbが殆ど上昇しなくなることがある。すると、第２タイマーTm2のカウント値が第２基準時間しきい値TmSL2を超えた後、変動幅ITwの絶対値がトルク変動幅しきい値TqwSL2を下回り、かつ差分値ΔTが温度しきい値TempSL2を上回る（乖離状態）。これにより、冷却装置監視部３０は冷却系統が異常であると診断する。

以上詳述したように、本実施の形態に係る電気自動車のインバータ冷却装置２０によれば、冷却水Wの温度（Tb）を検出する水温センサ２３ａと、インバータ１３の温度（Ta）を検出するIGBT温度センサ１３ｃとをEV-ECU１７に電気的に接続し、各センサ２３ａ，１３ｃからの各信号Tb，Taの差分値ΔTと比較される各温度しきい値TempSL1，TempSL2と、指示トルク信号ITの変動幅ITwと比較される各トルク変動幅しきい値TqwSL1，TqwSL2とを格納するしきい値格納部３１、および指示トルク信号ITの変動幅ITwが各トルク変動幅しきい値TqwSL1，TqwSL2を下回るとともに、差分値ΔTが各温度しきい値TempSL1，TempSL2を上回り、当該状態が所定時間（TmSL1，TmSL2）経過したら冷却系統が異常であると診断する異常診断部３３をEV-ECU１７に設けた。

したがって、冷却水Wの温度（Tb）とインバータ１３の温度（Ta）との乖離が大きく、かつ指示トルク信号ITの変動幅ITwが小さい場合で所定時間（TmSL1，TmSL2）経過した後に、インバータ１３が冷却されていないと推定でき、ひいては冷却系統に異常が生じていると診断できる。冷却水Wの温度（Tb）とインバータ１３の温度（Ta）との差分値ΔTを利用して、冷却水Wの漏洩や電動ポンプ２１の故障等を含む冷却系統の異常を診断できる。よって、流量センサ等の専用のセンサを設けること無く、簡単な構成で冷却系統の異常診断を行うことができ、インバータ冷却装置２０のコストアップや制御ロジックの複雑化を抑制することができる。

また、本実施の形態に係る電気自動車のインバータ冷却装置２０によれば、しきい値格納部３１は、車速しきい値（走行状態しきい値）VsSL1と、車速しきい値（停車状態しきい値）VsSL2とを格納し、異常診断部３３は、車速信号Vsが車速しきい値VsSL1と車速しきい値VsSL2との間にあるときに、冷却系統の異常診断を行わないので、電気自動車が停車状態（クリープ現象等の極低速状態）から走行状態に移行する迄の指示トルク信号ITの変動幅ITwが大きい状態での誤診断を無くして、異常診断の信頼性を向上させることができる。

さらに、本実施の形態に係る電気自動車のインバータ冷却装置２０によれば、しきい値格納部３１は、車速しきい値VsSL1と対となるトルク変動幅しきい値TqwSL1と、車速しきい値VsSL2と対となるトルク変動幅しきい値TqwSL2とを格納し、トルク変動幅しきい値TqwSL1をトルク変動幅しきい値TqwSL2よりも大きい値としたので、電気自動車が停車状態（クリープ現象等の極低速状態）にあるときの異常診断と、電気自動車が走行状態にあるときの異常診断とを、それぞれ正確に診断することができる。よって、より異常診断の信頼性を向上させることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、しきい値格納部３１に格納される各しきい値を、走行状態で用いるものと停車状態で用いるものとで大きさを異ならせたが、本発明はこれに限らず、走行状態および停車状態で同じ大きさのしきい値としても良い。この場合、しきい値格納部３１の記憶容量を小さくでき、より低コスト化を実現できる。また、走行状態で用いるしきい値と停車状態で用いるしきい値との大小関係を、仕様等に応じて逆の関係にしても良い。

さらに、上記実施の形態においては、電気自動車として駆動モータ１１のみで駆動する電気自動車を挙げ、当該電気自動車にインバータ冷却装置２０を搭載したものを示したが、本発明はこれに限らず、内燃機関と駆動モータとの２つの駆動系統を有する電気自動車、所謂ハイブリッド車に搭載されるインバータ冷却装置に本発明を適用することができる。

また、上記実施の形態においては、本発明を各後輪を駆動する後輪駆動方式の電気自動車に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、前輪を駆動する前輪駆動方式の電気自動車や、前後輪を駆動する四輪駆動方式の電気自動車にも適用することができる。

１０ 駆動システム
１１ 駆動モータ
１３ インバータ
１３ｃ IGBT温度センサ（インバータ温度センサ）
１３ｄ 入口部
１３ｅ 出口部
１３ｆ ウォータジャケット
１５ 高電圧バッテリ（電源）
１７ EV-ECU（コントローラ）
１８ 車速センサ
２０ インバータ冷却装置
２１ 電動ポンプ
２２ ラジエター（放熱器）
２３ 冷却水配管（冷却水管路）
２３ａ 水温センサ（冷却水温度センサ）
３１ しきい値格納部
３３ 異常診断部
IT 指示トルク信号
Ta IGBT温度信号（検出信号）
Tb 冷却水温信号（検出信号）
TempSL1，TempSL2 温度しきい値
TqwSL1 トルク変動幅しきい値（走行状態トルク変動幅しきい値）
TqwSL2 トルク変動幅しきい値（停車状態トルク変動幅しきい値）
Vs 車速信号（検出信号）
VsSL1 車速しきい値（走行状態しきい値）
VsSL2 車速しきい値（停車状態しきい値）
W 冷却水（LLC）
ΔT 差分値

Claims (3)

1. 電源からの電力を変換して駆動モータを駆動するインバータを冷却水により冷却し、前記インバータを過熱から保護する電気自動車のインバータ冷却装置であって、
   前記駆動モータを駆動するための指示トルク信号を前記インバータに出力するコントローラと、
   前記インバータの内部に形成されるウォータジャケットの入口部および出口部に接続され、前記ウォータジャケットに前記冷却水を循環させる冷却水管路と、
   前記冷却水管路に設けられ、前記冷却水を前記ウォータジャケットに送り込む電動ポンプと、
   前記冷却水管路に設けられ、前記冷却水の熱を外部に放熱させる放熱器と、
   前記コントローラに電気的に接続され、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度センサと、
   前記コントローラに電気的に接続され、前記インバータの温度を検出するインバータ温度センサと、
   前記コントローラに設けられ、前記各温度センサからの検出信号の差分値と比較される温度しきい値および前記指示トルク信号の変動幅と比較されるトルク変動幅しきい値を格納するしきい値格納部と、
   前記コントローラに設けられ、前記指示トルク信号の変動幅が前記トルク変動幅しきい値を下回るとともに前記差分値が温度しきい値を上回り、当該状態が所定時間経過したら冷却系統が異常であると診断する異常診断部とを備えることを特徴とする電気自動車のインバータ冷却装置。
2. 請求項１記載の電気自動車のインバータ冷却装置は、さらに前記コントローラに電気的に接続され、前記電気自動車の車速を検出する車速センサを備え、前記しきい値格納部は、前記車速センサからの検出信号と比較され、前記電気自動車の走行状態を判定するための走行状態しきい値と前記電気自動車の停車状態を判定するための停車状態しきい値とを含む車速しきい値をさらに格納し、前記異常診断部は、前記車速センサからの検出信号が前記走行状態しきい値と前記停車状態しきい値との間にあるときに、前記冷却系統の異常診断を行わないことを特徴とする電気自動車のインバータ冷却装置。
3. 請求項２記載の電気自動車のインバータ冷却装置において、前記しきい値格納部は、前記走行状態しきい値と対となる走行状態トルク変動幅しきい値と、前記停車状態しきい値と対となる停車状態トルク変動幅しきい値とを格納し、前記走行状態トルク変動幅しきい値を前記停車状態トルク変動幅しきい値よりも大きい値とすることを特徴とする電気自動車のインバータ冷却装置。

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