JP2012019587A - Electric motor vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lengthen the lifetime of a switching element by suppressing the excess of the thermal stress of the switching element configuring a power converter loaded on an electric motor vehicle.SOLUTION: The converter 15 and inverters 20 and 30 carry out power conversions among motor generators MG1 and MG2 for generating a vehicle driving force and a main battery B. The converter 15 contains the switching elements Q1 and Q2. The limiting values of the current and power of the main battery B are set so that the variations of the temperatures of the switching elements in load operations generating the charge and discharge of the main battery elevating the temperatures of the switching elements may not be excessive.

Description

この発明は、電動車両に関し、より特定的には、電動車両に搭載された電力変換器を構成する電力用半導体スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」とも称する)の熱ストレスを抑制するための技術に関する。   The present invention relates to an electric vehicle, and more specifically, for suppressing thermal stress of a power semiconductor switching element (hereinafter, also simply referred to as “switching element”) constituting a power converter mounted on the electric vehicle. Regarding technology.

近年、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような、車両駆動力を発生するための電動機を搭載した電動車両が、環境の点から注目を集めている。   In recent years, electric vehicles equipped with an electric motor for generating vehicle driving force, such as hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles, have attracted attention from the viewpoint of the environment.

特開2009−219200号公報(特許文献1)には、このような電動車両の1つであるハイブリッド自動車に搭載されたチョッパ型のコンバータの構成部品であるリアクトルの温度上昇を抑制するための車両制御が記載されている。   Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-219200 (Patent Document 1) discloses a vehicle for suppressing a temperature rise of a reactor that is a component part of a chopper type converter mounted on a hybrid vehicle that is one of such electric vehicles. Control is described.

同様に、特開2009−12702号公報(特許文献2)には、ハイブリッド自動車に搭載されたインバータの出力性能の低下を抑制するために、コンデンサの過熱を防ぐことが記載されている。特に特許文献2では、コンデンサの温度を精度よく推定するとともに、推定したコンデンサの温度に基づいて平滑コンデンサの過熱を防止するように制御することが記載されている。   Similarly, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-12702 (Patent Document 2) describes preventing the capacitor from overheating in order to suppress a decrease in output performance of an inverter mounted on a hybrid vehicle. In particular, Patent Document 2 describes that the temperature of the capacitor is accurately estimated, and control is performed to prevent overheating of the smoothing capacitor based on the estimated temperature of the capacitor.

また、特開2009−171766号公報(特許文献3)は、特許文献1と同様のコンバータにおいて、冷却装置の異常時にはリアクトルに流れる電流の直流成分およびリップル成分を抑制することによって、リアクトルの発熱を抑制する技術が記載されている。   JP 2009-171766 (Patent Document 3) discloses that in a converter similar to Patent Document 1, when the cooling device is abnormal, the direct current component and the ripple component of the current flowing through the reactor are suppressed, thereby generating heat from the reactor. Techniques for suppression are described.

特開2009−219200号公報JP 2009-219200 A 特開2009−12702号公報JP 2009-12702 A 特開2009−171766号公報JP 2009-171766 A 特開2003−134606号公報JP 2003-134606 A 特開2008−228429号公報JP 2008-228429 A

特許文献1〜3には、ハイブリッド自動車に代表される電動車両の電源システムにおいて、その構成部品であるリアクトルやコンデンサの過度の温度上昇によって、機器故障が発生することを抑制することが記載される。すなわち、これらの構成部品の温度が高温となったときに、当該素子の通過電流を抑制するために各種の制御が実行される。   Patent Documents 1 to 3 describe that in a power supply system of an electric vehicle represented by a hybrid vehicle, it is possible to suppress the occurrence of a device failure due to an excessive temperature rise of a reactor or a capacitor that is a component thereof. . That is, when the temperature of these components becomes high, various controls are executed to suppress the passing current of the element.

一方、電源システムの主要な構成部品であるスイッチング素子は、小面積の電気的接合部分を有するので、温度そのものが高いことによるダメージのみならず、短時間での温度変化によって受ける熱ストレスが、素子寿命に大きく影響する。具体的には、このようなこのような温度変化に伴う膨張・収縮によって生じる応力が繰返し作用することによって、断線等を生じさせる虞がある。したがって、スイッチング素子の保護については、素子温度の単なる高低のみに止まらず、短時間での温度変化量についても考慮することが必要である。   On the other hand, the switching element, which is the main component of the power supply system, has a small-area electrical junction, so that not only damage due to the high temperature itself but also thermal stress that is received by temperature changes in a short time It greatly affects the service life. Specifically, there is a possibility that disconnection or the like may occur due to the repeated action of stress generated by such expansion and contraction accompanying such a temperature change. Therefore, regarding protection of the switching element, it is necessary to consider not only the high and low element temperatures but also the amount of temperature change in a short time.

特に、電動車両に搭載された電源システムでは、ドライバがアクセルペダルを操作した加速時や、エンジン始動時等、短時間に大きな電流が発生する機会が多い。このため、ユーザの運転特性や日常的な走行路といった使用環境によっては、スイッチング素子での短時間での温度変化量が大きくなる傾向が生じ得る。このような傾向を放置すると、熱ストレスに起因してスイッチング素子の寿命が短くなる虞がある。これに対して、素子温度そのものに着目した制御を行なう特許文献1〜3の技術では、上述のようなスイッチング素子の熱ストレスに十分対応できない可能性がある。   In particular, in a power supply system mounted on an electric vehicle, there are many occasions when a large current is generated in a short time, for example, when a driver operates an accelerator pedal or when an engine is started. For this reason, depending on the usage environment such as the user's driving characteristics and the daily traveling path, the temperature change amount in the switching element in a short time may tend to increase. If such a tendency is left unattended, the life of the switching element may be shortened due to thermal stress. On the other hand, the techniques of Patent Documents 1 to 3 that perform control focusing on the element temperature itself may not sufficiently cope with the thermal stress of the switching element as described above.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電動車両に搭載された電力変換器を構成するスイッチング素子の熱ストレスが過大となることを抑制して、スイッチング素子の長寿命化を図ることである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is that the thermal stress of the switching elements constituting the power converter mounted on the electric vehicle becomes excessive. This is to suppress the life of the switching element.

この発明によれば、車両駆動力を発生するための電動機を搭載した電動車両であって、電動機に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置と、スイッチング素子のオンオフ制御によって電動機および蓄電装置の間で電力変換を実行するように構成された電力変換器と、電力変換を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、検出部と、制限設定部とを含む。検出部は、スイッチング素子の温度が上昇するような蓄電装置の充放電を生じさせる負荷動作の発生を検出するように構成される。制限設定部は、各負荷動作におけるスイッチング素子の温度変化量に応じて、スイッチング素子の通過電流を抑制するための電力変換における制限値を設定するように構成される。   According to the present invention, there is provided an electric vehicle equipped with an electric motor for generating vehicle driving force, the electric storage device for accumulating electric power input / output to / from the electric motor, and the electric motor and the electric motor by the on / off control of the switching element. A power converter configured to perform power conversion between power storage devices and a control device for controlling power conversion are provided. The control device includes a detection unit and a limit setting unit. The detection unit is configured to detect occurrence of a load operation that causes charging and discharging of the power storage device such that the temperature of the switching element increases. The limit setting unit is configured to set a limit value in power conversion for suppressing a passing current of the switching element according to a temperature change amount of the switching element in each load operation.

好ましくは、制御装置は、記憶部と、実績管理部と、比較部とを含む。記憶部は、温度変化量についての予め定められた基準分布を記憶するように構成される。実績管理部は、と負荷動作が検出される毎に、当該負荷動作における温度変化量の実績を累積的に記憶するように構成される。比較部は、実績管理部に累積された温度変化量の実績分布と、記憶部に記憶された基準分布とを比較するように構成される。制限設定部は、比較部による比較結果に基づいて、制限値を設定する。   Preferably, the control device includes a storage unit, a performance management unit, and a comparison unit. The storage unit is configured to store a predetermined reference distribution for the temperature change amount. The result management unit is configured to cumulatively store the results of the temperature change amount in the load operation every time the load operation is detected. The comparison unit is configured to compare the result distribution of the temperature change amount accumulated in the result management unit and the reference distribution stored in the storage unit. The limit setting unit sets a limit value based on the comparison result by the comparison unit.

さらに好ましくは、比較部は、基準分布および実績分布の比較に従って基準分布に対する実績分布の高温側の外れ度合いを定量的に示すパラメータ値を算出するように構成される。制限設定部は、パラメータ値の上昇に応じて制限値をデフォルト値から低下させるように制限値を設定する。   More preferably, the comparison unit is configured to calculate a parameter value that quantitatively indicates a degree of deviation of the actual distribution with respect to the reference distribution on the high temperature side in accordance with a comparison between the reference distribution and the actual distribution. The limit setting unit sets the limit value so as to decrease the limit value from the default value as the parameter value increases.

さらに好ましくは、制限設定部は、制限値をデフォルト値から低下させているときに、パラメータ値が所定値まで低下すると、制限値をデフォルト値に復帰させる。   More preferably, the limit setting unit returns the limit value to the default value when the parameter value decreases to a predetermined value while the limit value is decreased from the default value.

特にこのような構成では、制限値は、蓄電装置の電流上限値と、蓄電装置の出力電力上限値の制限値との少なくとも一方を含む。   Particularly in such a configuration, the limit value includes at least one of a current upper limit value of the power storage device and a limit value of the output power upper limit value of the power storage device.

また好ましくは、比較部は、電動車両が一定距離を走行する毎に、基準分布および実績分布を比較する。   Preferably, the comparison unit compares the reference distribution and the actual distribution every time the electric vehicle travels a certain distance.

あるいは好ましくは、比較部は、所定の一定期間が経過する毎に、基準分布および実績分布を比較する。   Alternatively, preferably, the comparison unit compares the reference distribution and the actual distribution every time a predetermined fixed period elapses.

好ましくは、制限設定部は、負荷動作の発生時に、負荷動作の開始時からのスイッチング素子の温度上昇量に応じて制限値を設定する。   Preferably, the limit setting unit sets a limit value in accordance with the temperature rise amount of the switching element from the start of the load operation when the load operation occurs.

さらに好ましくは、制限設定部は、温度上昇量が閾値よりも高いときに、制限値をデフォルト値から低下させるように制限値を設定する。閾値は、温度変化量についての予め定められた基準分布における平均温度よりも高い。   More preferably, the limit setting unit sets the limit value so as to decrease the limit value from the default value when the temperature increase amount is higher than the threshold value. The threshold value is higher than the average temperature in a predetermined reference distribution for the temperature change amount.

特にこのような構成では、制限値は、蓄電装置の電流上限値と、蓄電装置の充放電制限時間との少なくとも一方を含む。   Particularly in such a configuration, the limit value includes at least one of a current upper limit value of the power storage device and a charge / discharge limit time of the power storage device.

また好ましくは、制限設定部は、負荷動作の発生時には、スイッチング素子の通過電流に対応する電流データに応じて制限値を設定する。   Preferably, the limit setting unit sets a limit value according to current data corresponding to a passing current of the switching element when a load operation occurs.

さらに好ましくは、制限設定部は、電流データが閾値よりも高いときに、制限値をデフォルト値から低下させるように制限値を設定する。閾値は、温度変化量についての予め定められた基準分布に基づいて設定される。   More preferably, the limit setting unit sets the limit value so as to decrease the limit value from the default value when the current data is higher than the threshold value. The threshold is set based on a predetermined reference distribution for the temperature change amount.

特にこのような構成では、制限値は、電力変換器におけるスイッチング素子のスイッチング周波数上限値を含む。   Particularly in such a configuration, the limit value includes a switching frequency upper limit value of the switching element in the power converter.

好ましくは、制限設定部は、スイッチング素子の冷却能力を示す温度データをさらに反映して、冷却能力が高いときには冷却能力が低いときよりも制限が緩和されるように、制限値を設定する。   Preferably, the limit setting unit further reflects temperature data indicating the cooling capacity of the switching element, and sets the limit value so that the limit is relaxed when the cooling capacity is high than when the cooling capacity is low.

この発明によれば、電動車両に搭載された電力変換器を構成するスイッチング素子の熱ストレスが過大となることを抑制して、スイッチング素子の長寿命化を図ることができる。   According to this invention, it is possible to prevent the switching element constituting the power converter mounted on the electric vehicle from being excessively stressed and to extend the life of the switching element.

本発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成例を説明するブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration example of a hybrid vehicle shown as an example of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. スイッチング素子の温度変化の態様を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the aspect of the temperature change of a switching element. 熱ストレスに対応する寿命設計を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the lifetime design corresponding to a thermal stress. 図1に示したハイブリッド自動車の走行制御を説明する機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram for explaining travel control of the hybrid vehicle shown in FIG. 1. 実施の形態1による温度変化制限部の構成を説明する機能ブロック図である。4 is a functional block diagram illustrating a configuration of a temperature change restriction unit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1による制限設定部による制限値の設定を概略的に説明する概念図である。6 is a conceptual diagram schematically illustrating setting of limit values by a limit setting unit according to Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態1による電動車両におけるスイッチング素子の温度変化量の抑制制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating suppression control of the temperature change amount of the switching element in the electric vehicle by Embodiment 1 of this invention. 実施の形態2による温度変化制限部の構成を説明する機能ブロック図である。6 is a functional block diagram illustrating a configuration of a temperature change restriction unit according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2による制限設定部による制限値の設定を概略的に説明する概念図である。10 is a conceptual diagram schematically illustrating setting of limit values by a limit setting unit according to Embodiment 2. FIG. 本発明の実施の形態2による電動車両におけるスイッチング素子の温度変化量の抑制制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating suppression control of the temperature change amount of the switching element in the electric vehicle by Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2の変形例による制限設定部による制限値の設定を概略的に説明する第1の概念図である。FIG. 10 is a first conceptual diagram schematically illustrating setting of limit values by a limit setting unit according to a modification of the second embodiment. 実施の形態2の変形例による制限設定部による制限値の設定を概略的に説明する第2の概念図である。FIG. 12 is a second conceptual diagram schematically illustrating setting of limit values by a limit setting unit according to a modification of the second embodiment. 本発明の実施の形態2の変形例による電動車両におけるスイッチング素子の温度変化量の抑制制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating suppression control of the temperature variation of the switching element in the electric vehicle by the modification of Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態による電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車100の構成例を説明するブロック図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a hybrid vehicle 100 shown as an example of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、ハイブリッド自動車100は、エンジン110と、動力分割機構120と、モータジェネレータMG1,MG2と、減速機130と、駆動軸140および車輪(駆動輪)150を備える。   Referring to FIG. 1, hybrid vehicle 100 includes an engine 110, a power split mechanism 120, motor generators MG <b> 1 and MG <b> 2, a speed reducer 130, a drive shaft 140 and wheels (drive wheels) 150.

ハイブリッド自動車100は、さらに、モータジェネレータMG1,MG2を駆動制御するための、「蓄電装置」の代表例として示されるメインバッテリBと、コンバータ15と、平滑コンデンサC0,C1と、インバータ20,30と、制御装置50とを備える。   Hybrid vehicle 100 further includes a main battery B, a converter 15, smoothing capacitors C0 and C1, inverters 20 and 30, which are representative examples of “power storage devices” for driving and controlling motor generators MG1 and MG2. And a control device 50.

エンジン110は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン110には、冷却水の温度を検知する冷却水温センサ112が設けられる。冷却水温センサ112の出力は、制御装置50へ送出される。   The engine 110 is constituted by, for example, an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. The engine 110 is provided with a cooling water temperature sensor 112 that detects the temperature of the cooling water. The output of the cooling water temperature sensor 112 is sent to the control device 50.

動力分割機構120は、エンジン110の発生する動力を、駆動軸140への経路とモータジェネレータMG1への経路とに分割可能に構成される。動力分割機構120としては、サンギヤ、プラネタリギヤおよびリングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。   Power split device 120 is configured to be able to split the power generated by engine 110 into a route to drive shaft 140 and a route to motor generator MG1. As the power split mechanism 120, a planetary gear mechanism having three rotation shafts of a sun gear, a planetary gear, and a ring gear can be used.

たとえば、モータジェネレータMG1のロータを中空としてその中心にエンジン110のクランク軸を通すことで、動力分割機構120にエンジン110とモータジェネレータMG1,MG2とを機械的に接続することができる。具体的には、モータジェネレータMG1のロータをサンギヤに接続し、エンジン110の出力軸をプラネタリギヤに接続し、かつ、出力軸125をリングギヤに接続する。モータジェネレータMG2の回転軸とも接続された出力軸125は、減速機130を介して車輪150を回転駆動するための駆動軸140に接続される。なお、モータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。   For example, engine 110 and motor generators MG1 and MG2 can be mechanically connected to power split mechanism 120 by making the rotor of motor generator MG1 hollow and passing the crankshaft of engine 110 through the center thereof. Specifically, the rotor of motor generator MG1 is connected to the sun gear, the output shaft of engine 110 is connected to the planetary gear, and output shaft 125 is connected to the ring gear. The output shaft 125 connected to the rotation shaft of the motor generator MG2 is connected to a drive shaft 140 for rotationally driving the wheel 150 via the speed reducer 130. A reduction gear for the rotation shaft of motor generator MG2 may be further incorporated.

モータジェネレータMG1は、エンジン110によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン110の始動を行なう電動機として動作するものとして、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成される。同様に、モータジェネレータMG2は、出力軸125および減速機130を介して、駆動軸140へ出力が伝達されるようにハイブリッド自動車100に組込まれる。さらに、モータジェネレータMG2は、車輪150の回転方向と反対方向の出力トルクを発生することによって回生発電を行なうように電動機および発電機への機能を併せ持つように構成される。すなわち、上記モータジェネレータMG1,MG2は、車両駆動用を発生するための「電動機」に対応する。   Motor generator MG <b> 1 operates as a generator driven by engine 110 and operates as an electric motor that starts engine 110, and is configured to have both functions of an electric motor and a generator. Similarly, motor generator MG2 is incorporated into hybrid vehicle 100 so that the output is transmitted to drive shaft 140 via output shaft 125 and reduction gear 130. Further, motor generator MG2 is configured to have a function for the electric motor and the generator so as to perform regenerative power generation by generating an output torque in a direction opposite to the rotation direction of wheel 150. That is, motor generators MG1 and MG2 correspond to “motors” for generating vehicle driving.

このように、モータジェネレータMG1,MG2およびエンジン110の出力軸が動力分割機構120を介して連結される。これによりハイブリッド自動車100では、たとえば、エンジン110の回転数を燃費上好ましい領域に固定した上で、運転者のアクセルペダル70の操作による加速要求に対しては、モータジェネレータMG2のトルク増加(回転数増加)によって対応できる。あるいは、エンジン走行が低燃費領域となる低速走行時には、エンジン110を停止してモータジェネレータMG2の出力のみで走行する走行モードを選択することができる。   Thus, motor generators MG 1, MG 2 and the output shaft of engine 110 are connected via power split mechanism 120. Thus, in hybrid vehicle 100, for example, the rotation speed of engine 110 is fixed in a fuel-efficient region, and in response to an acceleration request due to the driver's operation of accelerator pedal 70, torque increase (rotation speed) of motor generator MG2 is applied. Increase). Alternatively, during low speed travel where the engine travel is in the low fuel consumption region, it is possible to select a travel mode in which the engine 110 is stopped and travel is performed only by the output of the motor generator MG2.

次に、モータジェネレータMG1,MG2を駆動制御するための構成について説明する。   Next, a configuration for driving and controlling motor generators MG1 and MG2 will be described.

メインバッテリBとしては、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池を適用可能である。なお、本実施の形態では、二次電池で構成されたメインバッテリBを「蓄電装置」とする構成について説明するが、メインバッテリBに代えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を適用することも可能である。   As the main battery B, a secondary battery such as nickel hydride or lithium ion is applicable. In the present embodiment, a description will be given of a configuration in which the main battery B composed of secondary batteries is the “power storage device”. However, instead of the main battery B, a power storage device such as an electric double layer capacitor is applied. Is also possible.

メインバッテリBが出力するバッテリ電圧Vbは電圧センサ10によって検知され、メインバッテリBに入出力されるバッテリ電流Ibは電流センサ11によって検知される。さらに、メインバッテリBには、温度センサ12が設けられる。電圧センサ10、電流センサ11および温度センサ12によって検出された、バッテリ電圧Vb、バッテリ電流Ibおよびバッテリ温度Tbは、制御装置50へ出力される。   The battery voltage Vb output from the main battery B is detected by the voltage sensor 10, and the battery current Ib input / output to / from the main battery B is detected by the current sensor 11. Further, the main battery B is provided with a temperature sensor 12. Battery voltage Vb, battery current Ib, and battery temperature Tb detected by voltage sensor 10, current sensor 11, and temperature sensor 12 are output to control device 50.

メインバッテリBおよびコンバータ15は、接地ライン5および電源ライン6により接続される。平滑コンデンサC1は、接地ライン5および電源ライン6の間に接続される。なお、メインバッテリBの正極端子および電源ライン6の間、ならびに、メインバッテリBの負極端子および接地ライン5の間には、電源システムのオン時(車両運転時)にオンされ、電源システムのオフ時(車両運転停止時)にオフされるシステムメインリレー(図示せず)が設けられる。   Main battery B and converter 15 are connected by ground line 5 and power supply line 6. Smoothing capacitor C <b> 1 is connected between ground line 5 and power supply line 6. In addition, between the positive terminal of the main battery B and the power line 6 and between the negative terminal of the main battery B and the ground line 5, the power system is turned on when the power system is turned on (during vehicle operation), and the power system is turned off. A system main relay (not shown) that is turned off at the time (when the vehicle is stopped) is provided.

コンバータ15は、リアクトルLと、スイッチング制御される電力用半導体素子(以下、「スイッチング素子」と称する)Q1,Q2とを含む。リアクトルLは、スイッチング素子Q1およびQ2の接続ノードと電源ライン6の間に接続される。   Converter 15 includes a reactor L and power semiconductor elements (hereinafter referred to as “switching elements”) Q1 and Q2 that are switching-controlled. Reactor L is connected between a connection node of switching elements Q 1 and Q 2 and power supply line 6.

また、平滑コンデンサC0は、電源ライン7および接地ライン5の間に接続される。電圧センサ13は、電源ライン7および接地ライン5間の直流電圧VHを検出する。   The smoothing capacitor C 0 is connected between the power supply line 7 and the ground line 5. The voltage sensor 13 detects a DC voltage VH between the power supply line 7 and the ground line 5.

電力用半導体スイッチング素子Q1およびQ2は、電源ライン7および接地ライン5の間に直列に接続される。スイッチング素子Q1およびQ2のオンオフは、制御装置50からのスイッチング制御信号SCNVによって制御される。本実施の形態において、スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置されている。   Power semiconductor switching elements Q 1 and Q 2 are connected in series between power supply line 7 and ground line 5. Switching elements Q1 and Q2 are turned on / off by switching control signal SCNV from control device 50. In the present embodiment, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor, or the like can be used as the switching element. Anti-parallel diodes D1, D2 are arranged for switching elements Q1, Q2.

インバータ20および30の直流電圧側は、共通の接地ライン5および電源ライン7を介して、コンバータ15と接続される。インバータ20および30の各々は、図示しない複数のスイッチング素子により構成される一般的な3相インバータであるため、詳細な構成については説明を省略する。   The DC voltage side of inverters 20 and 30 is connected to converter 15 via common ground line 5 and power supply line 7. Since each of inverters 20 and 30 is a general three-phase inverter composed of a plurality of switching elements (not shown), description of the detailed configuration is omitted.

モータジェネレータMG1は、固定子に設けられたU相コイル巻線U1、V相コイル巻線V1およびW相コイル巻線W1と、図示しない回転子とを含む。U相コイル巻線U1、V相コイル巻線V1およびW相コイル巻線W1の一端は、中性点N1で互いに接続され、その他端は、インバータ20の各相アーム(図示せず)とそれぞれ接続される。インバータ20は、制御装置50からのスイッチング制御信号SINV1に応答したスイッチング素子(図示せず)のオンオフ制御(スイッチング制御)により、双方向の直流/交流電力変換を行なう。   Motor generator MG1 includes a U-phase coil winding U1, a V-phase coil winding V1 and a W-phase coil winding W1 provided on the stator, and a rotor (not shown). One end of U-phase coil winding U1, V-phase coil winding V1 and W-phase coil winding W1 are connected to each other at neutral point N1, and the other end is connected to each phase arm (not shown) of inverter 20, respectively. Connected. Inverter 20 performs bidirectional DC / AC power conversion by on / off control (switching control) of a switching element (not shown) in response to switching control signal SINV1 from control device 50.

モータジェネレータMG2は、モータジェネレータMG1と同様に構成されて、固定子に設けられたU相コイル巻線U2、V相コイル巻線V2およびW相コイル巻線W2と、図示しない回転子とを含む。モータジェネレータMG1と同様に、U相コイル巻線U2、V相コイル巻線V2およびW相コイル巻線W2の一端は、中性点N2で互いに接続され、その他端は、インバータ30の図示しない各相アームとそれぞれ接続される。   Motor generator MG2 is configured similarly to motor generator MG1, and includes a U-phase coil winding U2, a V-phase coil winding V2 and a W-phase coil winding W2 provided on the stator, and a rotor (not shown). . As with motor generator MG1, one end of U-phase coil winding U2, V-phase coil winding V2 and W-phase coil winding W2 are connected to each other at neutral point N2, and the other end is not shown in FIG. Connected to each phase arm.

インバータ30は、制御装置50からのスイッチング制御信号SINV2に応答したスイッチング素子(図示せず)のオンオフ制御(スイッチング制御)により、インバータ20と同様に、双方向の直流/交流電力変換を行なう。   Inverter 30 performs bidirectional DC / AC power conversion in the same manner as inverter 20 by on / off control (switching control) of a switching element (not shown) in response to switching control signal SINV2 from control device 50.

モータジェネレータMG1,MG2の各々には電流センサ27および回転角センサ(レゾルバ)28が設けられる。三相電流iu,iv,iwの瞬時値の和は零であるので、図1に示すように電流センサ27は2相分のモータ電流(たとえば、V相電流ivおよびW相電流iw)を検出するように配置すれば足りる。回転角センサ28は、モータジェネレータMG1,MG2の図示しない回転子の回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置50へ送出する。制御装置50では、回転角θに基づきモータジェネレータMG1,MG2の回転数Nmt(回転角速度ω)を算出することができる。   Each of motor generators MG1, MG2 is provided with a current sensor 27 and a rotation angle sensor (resolver) 28. Since the sum of instantaneous values of the three-phase currents iu, iv, and iw is zero, the current sensor 27 detects the motor current for two phases (for example, the V-phase current iv and the W-phase current iw) as shown in FIG. It is enough to arrange it to do. Rotation angle sensor 28 detects a rotation angle θ of a rotor (not shown) of motor generators MG 1, MG 2 and sends the detected rotation angle θ to control device 50. Control device 50 can calculate rotational speed Nmt (rotational angular velocity ω) of motor generators MG1 and MG2 based on rotational angle θ.

これらのセンサによって検出された、モータジェネレータMG1のモータ電流MCRT(1)およびロータ回転角θ(1)ならびに、モータジェネレータMG2のモータ電流MCRT(2)およびロータ回転角θ(2)は、制御装置50へ入力される。   The motor current MCRT (1) and the rotor rotation angle θ (1) of the motor generator MG1 and the motor current MCRT (2) and the rotor rotation angle θ (2) of the motor generator MG2 detected by these sensors are the control device. 50.

このように、図1の構成例では、コンバータ15およびインバータ20が、スイッチング素子のオンオフ制御によって、モータジェネレータMG1,MG2およびメインバッテリBの間で電力変換を実行するように構成された「電力変換器」に対応する。   1, the converter 15 and the inverter 20 are configured to perform power conversion between the motor generators MG1 and MG2 and the main battery B by on / off control of the switching elements. Corresponds to "

電子制御ユニット(ECU)で構成される制御装置50は、マイクロコンピュータ(図示せず)、RAM(Random Access Memory)51およびROM(Read Only Memory)52を含んで構成される。制御装置50は、ROM52に予め格納された所定プログラム処理に従って、モータ指令に従ってモータジェネレータMG1,MG2が動作するように、コンバータ15およびインバータ20,30のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号SCNV,SINV1,SINV2を生成する。あるいは、ECU50の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。   A control device 50 including an electronic control unit (ECU) includes a microcomputer (not shown), a RAM (Random Access Memory) 51, and a ROM (Read Only Memory) 52. Control device 50 performs switching control signals SCNV, SINV1, for switching control of converter 15 and inverters 20, 30 such that motor generators MG1, MG2 operate according to motor commands in accordance with predetermined program processing stored in advance in ROM 52. SINV2 is generated. Alternatively, at least a part of the ECU 50 may be configured to execute predetermined numerical / logical operation processing by hardware such as an electronic circuit.

さらに、制御装置50には、メインバッテリBに関する、充電率(SOC:State of Charge)や充放電制限を示す入力電力上限値Win,出力電力上限値Wout等の情報が入力される。これにより、制御装置50は、メインバッテリBの過充電あるいは過放電が発生しないように、モータジェネレータMG1,MG2での消費電力および発電電力(回生電力)を必要に応じて制限するパワー管理機能を有する。パワー管理の詳細については、後ほど図4を用いて詳細に説明する。   Furthermore, information such as an input power upper limit value Win indicating the charge rate (SOC: State of Charge) and a charge / discharge limit, an output power upper limit value Wout, and the like regarding the main battery B are input to the control device 50. Thereby, control device 50 has a power management function for limiting power consumption and generated power (regenerative power) in motor generators MG1 and MG2 as necessary so that overcharge or overdischarge of main battery B does not occur. Have. Details of the power management will be described later in detail with reference to FIG.

また、本実施の形態では、単一の制御装置(ECU)50によってインバータ制御におけるスイッチング周波数を切換える機構について説明したが、複数の制御装置(ECU)の協調動作によって同様の制御構成を実現することも可能である。   In the present embodiment, the mechanism for switching the switching frequency in the inverter control by the single control device (ECU) 50 has been described. However, the same control configuration is realized by the cooperative operation of the plurality of control devices (ECU). Is also possible.

周知のように、運転者によるハイブリッド自動車100の加速および減速・停止指令は、アクセルペダル70およびブレーキペダル71の操作により入力される。運転者によるアクセルペダル70およびブレーキペダル71の操作(踏込量)は、アクセル開度センサ73およびブレーキペダル踏込量センサ74によって検知される。   As is well known, acceleration and deceleration / stop commands for the hybrid vehicle 100 by the driver are input by operating the accelerator pedal 70 and the brake pedal 71. An operation (depression amount) of the accelerator pedal 70 and the brake pedal 71 by the driver is detected by an accelerator opening sensor 73 and a brake pedal depression amount sensor 74.

アクセル開度センサ73およびブレーキペダル踏込量センサ74は、運転者によるアクセルペダル70およびブレーキペダル71の踏込量に応じた電圧をそれぞれ出力する。アクセル開度センサ73およびブレーキペダル踏込量センサ74の出力信号ACCおよびBRKは、制御装置50へ入力される。   The accelerator opening sensor 73 and the brake pedal depression amount sensor 74 output voltages corresponding to the depression amounts of the accelerator pedal 70 and the brake pedal 71 by the driver, respectively. Output signals ACC and BRK of the accelerator opening sensor 73 and the brake pedal depression amount sensor 74 are input to the control device 50.

次に、モータジェネレータMG1,MG2の駆動制御におけるコンバータ15およびインバータ20,30の動作について説明する。   Next, operations of converter 15 and inverters 20 and 30 in drive control of motor generators MG1 and MG2 will be described.

コンバータ15は、電源ライン6の直流電圧と、電源ライン7の直流電圧VHとの間で、双方向の直流電圧変換を実行する。より具体的には、コンバータ15は、制御装置50からのスイッチング制御信号SCNVに基づいてスイッチング素子Q1,Q2をオンオフ制御することによって、電圧指令値VHrefに従って直流電圧VHを制御する。基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Q1およびQ2が相補的かつ交互にオンオフするように、コンバータ15は制御される。   The converter 15 performs bidirectional DC voltage conversion between the DC voltage of the power supply line 6 and the DC voltage VH of the power supply line 7. More specifically, converter 15 controls DC voltage VH according to voltage command value VHref by performing on / off control of switching elements Q1, Q2 based on switching control signal SCNV from control device 50. Basically, converter 15 is controlled such that switching elements Q1 and Q2 are turned on and off in a complementary manner in each switching period.

周知のように、コンバータ15における電圧変換比(すなわち、VH/Vb)上記スイッチング周期に対するIGBT素子Q1,Q2のデューティ比(オン期間比率)によって定まる。なお、スイッチング素子Q1およびQ2をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、VH=Vb(電圧変換比=1.0)とすることもできる。   As is well known, the voltage conversion ratio (ie, VH / Vb) in converter 15 is determined by the duty ratio (ON period ratio) of IGBT elements Q1 and Q2 with respect to the switching period. If switching elements Q1 and Q2 are fixed to ON and OFF, respectively, VH = Vb (voltage conversion ratio = 1.0) can be obtained.

制御装置50は、バッテリ電圧Vbと電圧指令値VHrefとの電圧比および/または電圧指令値VHrefに対する検出された直流電圧VHの電圧差に応じて、スイッチング素子Q1,Q2のデューティ比が適切に設定されるように、スイッチング制御信号SCNVを生成する。   Control device 50 appropriately sets the duty ratio of switching elements Q1, Q2 in accordance with the voltage ratio between battery voltage Vb and voltage command value VHref and / or the voltage difference of detected DC voltage VH with respect to voltage command value VHref. As described above, the switching control signal SCNV is generated.

制御装置50は、モータジェネレータMG1,MG2の運転状態に応じて、直流電圧VHの指令値VHref(以下、単に電圧指令値VHrefとも称する)を設定する。さらに、制御装置50は、バッテリ電圧Vbと電圧指令値VHrefとの電圧比および/または電圧指令値VHrefに対する検出された直流電圧VHの電圧差に応じて、コンバータ15の出力電圧が電圧指令値VHrefと等しくなるようにスイッチング制御信号SCNVを生成する。   Control device 50 sets a command value VHref of DC voltage VH (hereinafter also simply referred to as voltage command value VHref) in accordance with the operating state of motor generators MG1 and MG2. Further, control device 50 determines that the output voltage of converter 15 is voltage command value VHref according to the voltage ratio between battery voltage Vb and voltage command value VHref and / or the voltage difference of detected DC voltage VH with respect to voltage command value VHref. The switching control signal SCNV is generated so as to be equal to.

平滑コンデンサC0は、電源ライン6の直流電圧VHを平滑化する。平滑コンデンサC0によって平滑化された直流電圧は、インバータ20,30の直流側電圧となる。   The smoothing capacitor C0 smoothes the DC voltage VH of the power supply line 6. The DC voltage smoothed by the smoothing capacitor C0 becomes the DC side voltage of the inverters 20 and 30.

インバータ30は、対応のモータジェネレータMG2のトルク指令値が正の場合(Tqcom(2)>0)には、制御装置50からのスイッチング制御信号SINV2に応答したスイッチング素子(図示せず)のオンオフ動作(スイッチング動作)により、平滑コンデンサC0からの直流電圧VHを3相交流電圧に変換して正のトルクを出力するようにモータジェネレータMG2を駆動する。また、インバータ30は、モータジェネレータMG2のトルク指令値が零の場合(Tqcom(2)=0)には、スイッチング制御信号SINV2に応答したスイッチング動作により、直流電圧VHを、モータジェネレータMG2の出力トルクが零になるような3相交流電圧に変換してモータジェネレータMG2へ供給する。   When the torque command value of corresponding motor generator MG2 is positive (Tqcom (2)> 0), inverter 30 performs an on / off operation of a switching element (not shown) in response to switching control signal SINV2 from control device 50. (Switching operation) drives the motor generator MG2 to convert the DC voltage VH from the smoothing capacitor C0 into a three-phase AC voltage and output a positive torque. Further, when the torque command value of motor generator MG2 is zero (Tqcom (2) = 0), inverter 30 converts DC voltage VH to output torque of motor generator MG2 through a switching operation in response to switching control signal SINV2. Is converted to a three-phase AC voltage such that becomes zero and supplied to motor generator MG2.

さらに、ハイブリッド自動車100の回生制動時には、車輪150からの回転力を受けてモータジェネレータMG2が発電を行なう。回生制動時には、モータジェネレータMG2のトルク指令値は負に設定される(Tqcom(2)<0)。この場合には、インバータ30は、スイッチング制御信号SINV2に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータMG2が発電した3相交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を平滑コンデンサC0を介してコンバータ15へ供給する。そして、コンバータ15は、デューティ比制御に従ったスイッチング素子Q1のオン期間に、電源ライン7から電源ライン6へメインバッテリBの充電電流を供給する。   Further, at the time of regenerative braking of hybrid vehicle 100, motor generator MG2 receives power from wheels 150 to generate power. During regenerative braking, the torque command value of motor generator MG2 is set negative (Tqcom (2) <0). In this case, inverter 30 converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG2 into a DC voltage by a switching operation in response to switching control signal SINV2, and converts the converted DC voltage through a smoothing capacitor C0. 15 is supplied. Converter 15 supplies the charging current of main battery B from power supply line 7 to power supply line 6 during the ON period of switching element Q1 according to the duty ratio control.

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車100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や、フットブレーキを操作しないものの、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(または加速の中止)させることを含む。   Here, regenerative braking refers to braking with regenerative power generation when the driver driving the hybrid vehicle 100 performs a regenerative power generation or turning off the accelerator pedal while traveling without operating the foot brake. This includes decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while generating regenerative power.

このように、インバータ30は、制御装置50からのスイッチング制御信号SINV2に従ったスイッチング制御により、モータジェネレータMG2が動作指令(トルク指令値Tqcom(2))に従って動作するように電力変換を行なう。   Thus, inverter 30 performs power conversion so that motor generator MG2 operates according to the operation command (torque command value Tqcom (2)) by switching control according to switching control signal SINV2 from control device 50.

また、インバータ20は、上記のインバータ30の動作と同様に、制御装置50からのスイッチング制御信号SINV1に従ったスイッチング制御により、モータジェネレータMG1が動作指令(トルク指令値Tqcom(1))に従って動作するように電力変換を行なう。   Inverter 20, similarly to the operation of inverter 30 described above, motor generator MG1 operates according to an operation command (torque command value Tqcom (1)) by switching control according to switching control signal SINV1 from control device 50. Thus, power conversion is performed.

このように、制御装置50がトルク指令値Tqcom(1),(2)に従ってモータジェネレータMG1,MG2を駆動制御することにより、ハイブリッド自動車100では、モータジェネレータMG2での電力消費による車両駆動力の発生、モータジェネレータMG1での発電によるメインバッテリBの充電電力またはモータジェネレータMG2の消費電力の発生、およびモータジェネレータMG2での回生制動動作(発電)によるメインバッテリBの充電電力の発生を、車両の運転状態に応じて適宜に実行できる。   Thus, control device 50 controls driving of motor generators MG1 and MG2 in accordance with torque command values Tqcom (1) and (2), so that hybrid vehicle 100 generates vehicle driving force due to power consumption in motor generator MG2. The generation of the charging power of the main battery B or the power consumption of the motor generator MG2 by the power generation by the motor generator MG1 and the generation of the charging power of the main battery B by the regenerative braking operation (power generation) by the motor generator MG2 It can be appropriately executed according to the state.

図1から理解されるように、ハイブリッド自動車100では、コンバータ15によって、バッテリ電圧Vbを昇圧してモータジェネレータMG1,MG2に印加することができる。この結果、同一パワー出力に対するモータジェネレータMG1,MG2の電流を低減できるので、電力損失を低減させて駆動効率を高めることが可能となる。一方で、モータジェネレータMG1,MG2の出力を確保するためにメインバッテリBから電力が出力される場合には、スイッチング素子Q1,Q2の温度は、スイッチング動作に伴う発熱によって上昇する。回生制動時等に、メインバッテリBの充電電流が急激に生じた場合も同様である。この際のスイッチング素子の温度変化について、図2を用いて説明する。   As can be understood from FIG. 1, in hybrid vehicle 100, battery voltage Vb can be boosted by converter 15 and applied to motor generators MG1 and MG2. As a result, since the currents of motor generators MG1 and MG2 with respect to the same power output can be reduced, it is possible to reduce power loss and increase driving efficiency. On the other hand, when electric power is output from main battery B to ensure the output of motor generators MG1 and MG2, the temperature of switching elements Q1 and Q2 rises due to heat generated by the switching operation. The same applies when the charging current of the main battery B suddenly occurs during regenerative braking or the like. The change in temperature of the switching element at this time will be described with reference to FIG.

図2を参照して、ドライバのアクセル操作によってアクセル開度ACCが増加すると、加速要求に応答してモータジェネレータMG2の出力が増加するため、メインバッテリBから電力が出力される。これに伴って、スイッチング素子Q1,Q2では電力変換のためのスイッチング動作によって素子温度Tswが上昇する。なお、素子温度Tswは、スイッチング素子Q1,Q2の各々の温度を包括的に標記するものである。   Referring to FIG. 2, when accelerator opening ACC increases due to the accelerator operation of the driver, the output of motor generator MG2 increases in response to the acceleration request, so that electric power is output from main battery B. Along with this, in the switching elements Q1 and Q2, the element temperature Tsw rises due to the switching operation for power conversion. The element temperature Tsw comprehensively indicates the temperature of each of the switching elements Q1 and Q2.

一方、スイッチング素子には、図示しない冷却機構が設けられる。このため、アクセル開度ACCが復帰することによって、メインバッテリBからの電力出力が停止されると、スイッチング素子Q1,Q2での発熱が収まると、素子温度Tswは低下する。この結果、アクセルペダル70が操作された比較的短期間において、温度変化が発生する。このような温度変化によって、スイッチング素子Q1,Q2を構成する導体部分に膨張・収縮に伴う応力が、熱ストレスとして作用する。この熱ストレスの大きさは、温度変化量ΔTに依存する。   On the other hand, the switching element is provided with a cooling mechanism (not shown). For this reason, when the power output from the main battery B is stopped by returning the accelerator opening degree ACC, the element temperature Tsw decreases when the heat generation in the switching elements Q1 and Q2 stops. As a result, a temperature change occurs in a relatively short period when the accelerator pedal 70 is operated. Due to such a temperature change, the stress accompanying expansion / contraction acts on the conductor portions constituting the switching elements Q1, Q2 as thermal stress. The magnitude of this thermal stress depends on the temperature change amount ΔT.

温度変化量ΔTは、上記のような温度上昇局面での発熱量によって決まる。このため、温度変化量ΔTは、スイッチング素子Q1,Q2がスイッチングする電流、すなわち、スイッチング素子Q1,Q2の通過電流(以下、「素子電流」とも称する)に主に依存する。   The temperature change amount ΔT is determined by the amount of heat generated during the temperature rise phase as described above. For this reason, the temperature change amount ΔT mainly depends on the current that the switching elements Q1 and Q2 switch, that is, the passing current of the switching elements Q1 and Q2 (hereinafter also referred to as “element current”).

このような短時間での温度変化量ΔTによる熱ストレスは、一回のストレスで素子破壊を起こすことはないものの、ハイブリッド自動車100の実使用時に繰返し発生される。このため、繰返し作用する熱ストレスが大きいと、素子寿命に影響を及ぼす虞がある。   Although the thermal stress due to the temperature change ΔT in such a short time does not cause element destruction by a single stress, it is repeatedly generated when the hybrid vehicle 100 is actually used. For this reason, when the thermal stress which acts repeatedly is large, there exists a possibility of affecting an element lifetime.

図3を参照して、熱ストレスに対応してスイッチング素子Q1,Q2の寿命を設計する際には、温度変化量ΔTの基準分布500が予め定められる。そして、スイッチング素子Q1,Q2の構成要素のサイズ(厚み・幅)や材質等は、基準分布500に応じた熱ストレスを想定して決められる。このため、実使用における温度変化量ΔTの実際の分布510(以下、実績分布510と称する)が、基準分布500に対して高温側にずれた場合には、素子寿命が想定値よりも短くなることが懸念される。   Referring to FIG. 3, when designing the lifetimes of switching elements Q1, Q2 corresponding to thermal stress, reference distribution 500 of temperature change amount ΔT is determined in advance. The size (thickness / width), material, and the like of the constituent elements of the switching elements Q1 and Q2 are determined by assuming thermal stress according to the reference distribution 500. For this reason, when the actual distribution 510 of the temperature change ΔT in actual use (hereinafter referred to as the actual distribution 510) is shifted to the high temperature side with respect to the reference distribution 500, the element lifetime becomes shorter than the assumed value. There is concern.

このため、スイッチング素子の温度変化によってもたらされる熱ストレスを考慮すれば、スイッチング素子の寿命を維持するために、温度変化量ΔTを管理する必要があることが理解される。   For this reason, in consideration of the thermal stress caused by the temperature change of the switching element, it is understood that the temperature change amount ΔT needs to be managed in order to maintain the life of the switching element.

熱ストレスにつながる温度変化量ΔTが生じる温度上昇局面は、上述のように、ドライバによるアクセル操作等、メインバッテリBの充放電を伴って発生する。以下では、温度変化量ΔTが発生するようなメインバッテリBの充放電を生じさせる動作を「負荷動作」と呼ぶこととする。   As described above, the temperature rise phase in which the temperature change amount ΔT leading to thermal stress occurs is accompanied by charging / discharging of the main battery B such as an accelerator operation by the driver. Hereinafter, an operation that causes charging / discharging of the main battery B in which the temperature change amount ΔT is generated is referred to as a “load operation”.

エンジン110の始動時にも、モータジェネレータMG1によるモータリングトルクを発生させるために、メインバッテリBから電力が出力される。また、車両減速度が大きいときにも、メインバッテリBの充電電流が大きくなる。すなわち、アクセル操作による加速走行に加えて、エンジン始動、および、所定レベルを超えた回生ブレーキ力の発生も、上述の負荷動作に含まれ得る。   Even when engine 110 is started, electric power is output from main battery B in order to generate motoring torque by motor generator MG1. Moreover, the charging current of the main battery B also increases when the vehicle deceleration is large. That is, in addition to the acceleration traveling by the accelerator operation, the engine start and the generation of the regenerative braking force exceeding a predetermined level can be included in the load operation described above.

負荷動作は、たとえば、ドライバによるペダル操作(アクセル操作/ブレーキ操作)やエンジン110の始動指令に基づいて、検知することができる。あるいは、実際にバッテリ電流Ibに基づいて、負荷動作を検出することも可能である。図3に示すように、本実施の形態では、このような負荷動作の検出時には、負荷フラグFPがオンされるものとする。   The load operation can be detected based on, for example, a pedal operation (accelerator operation / brake operation) by a driver or a start command of the engine 110. Alternatively, it is possible to actually detect the load operation based on the battery current Ib. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, it is assumed that the load flag FP is turned on when such a load operation is detected.

本実施の形態によるハイブリッド自動車100では、以下に説明するような温度変化量ΔTの管理制御を加味した走行制御が実行される。   In hybrid vehicle 100 according to the present embodiment, traveling control is performed in consideration of management control of temperature change amount ΔT as described below.

図4は、ハイブリッド自動車100の走行制御を説明する機能ブロック図である。図4に示す制御構成は、制御装置50の機能の一部として設けられる。なお、図4を始めとするブロック図に示される各機能ブロックは、当該ブロックに相当する機能を有する回路(ハードウェア)で構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってECUがソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。   FIG. 4 is a functional block diagram illustrating travel control of hybrid vehicle 100. The control configuration shown in FIG. 4 is provided as part of the function of the control device 50. Each functional block shown in the block diagram including FIG. 4 may be configured by a circuit (hardware) having a function corresponding to the block, or the ECU performs software processing according to a preset program. It may be realized by executing.

図4を参照して、制御装置50は、要求パワー算出部210と、トータルパワー制御部220と、ブレーキ協調制御部250と、温度変化制限部400を含む。車速センサ75は、ハイブリッド自動車100の車速Vsを検出する。   Referring to FIG. 4, control device 50 includes a required power calculation unit 210, a total power control unit 220, a brake coordination control unit 250, and a temperature change restriction unit 400. The vehicle speed sensor 75 detects the vehicle speed Vs of the hybrid vehicle 100.

要求パワー算出部210は、アクセル開度ACCおよび車速Vsに基づいて、運転者が要求する車両運転に必要な駆動力を得るのに必要な車両要求パワーPrq(以下、単に要求パワーPrqとも称する)を算出する。要求パワー算出部210によって算出された要求パワーPrqは、トータルパワー制御部220へ入力される。   The required power calculation unit 210 is based on the accelerator opening ACC and the vehicle speed Vs, and the vehicle required power Prq necessary for obtaining the driving force required for the vehicle operation requested by the driver (hereinafter also simply referred to as the required power Prq). Is calculated. The required power Prq calculated by the required power calculation unit 210 is input to the total power control unit 220.

トータルパワー制御部220には、さらに、メインバッテリBのSOCが入力される。トータルパワー制御部220は、SOCに基づいて算出されるメインバッテリBの充電に必要な充電パワーPchと、要求パワーPrqとの和に従って、下記式(1)に従って、車両全体での出力パワーであるトータルパワーPttlを算出する。   The total power control unit 220 further receives the SOC of the main battery B. Total power control unit 220 is the output power of the entire vehicle according to the following formula (1) according to the sum of charging power Pch required for charging main battery B calculated based on the SOC and required power Prq. The total power Pttl is calculated.

Pttl=Prq+Pch+Ploss …(1)
(1)式中において、Plossは、ハイブリッド自動車100の走行における損失パワーに相当する。損失パワーPlossについては、車両走行状態(車速等)に応じて適正値を設定するマップを予め作成することが好ましい。また、SOCが十分高くメインバッテリBの充電が不要である場合には、Pch=0に設定される。
Pttl = Prq + Pch + Ploss (1)
In the equation (1), Ploss corresponds to the loss power in the travel of the hybrid vehicle 100. Regarding the loss power Ploss, it is preferable to create in advance a map for setting an appropriate value according to the vehicle running state (vehicle speed or the like). When the SOC is sufficiently high and charging of the main battery B is not necessary, Pch = 0 is set.

トータルパワー制御部220は、式(1)に従って算出されたトータルパワーPttlを、エンジンパワーPegおよびモータパワーPmg1,Pmg2に配分する。モータパワーPmg1は、モータジェネレータMG1の出力パワーであり、モータパワーPmg2は、モータジェネレータMG2の出力パワーである。モータジェネレータMG1,MG2の発電時には、Pmg2,Pmg1はそれぞれ負値に設定される。   Total power control unit 220 distributes total power Pttl calculated according to equation (1) to engine power Peg and motor powers Pmg1 and Pmg2. Motor power Pmg1 is the output power of motor generator MG1, and motor power Pmg2 is the output power of motor generator MG2. When power is generated by motor generators MG1 and MG2, Pmg2 and Pmg1 are set to negative values, respectively.

具体的には、トータルパワー制御部220は、エンジン110の作動要否を判定した上で、上記のパワー配分を決定する。基本的には、要求パワーPrqが、モータジェネレータMG2の出力パワーのみによって確保できないときに、エンジン110の作動が指示される。また、エンジン停止時に、メインバッテリBを充電するためにPch>0に設定されると、エンジン110が始動される。モータジェネレータMG2の出力パワーは、メインバッテリBの出力電力が出力電力上限値Woutを超えない範囲内で設定される。   Specifically, the total power control unit 220 determines the power distribution after determining whether or not the engine 110 is required to operate. Basically, operation of engine 110 is instructed when required power Prq cannot be secured only by the output power of motor generator MG2. When Pch> 0 is set to charge main battery B when the engine is stopped, engine 110 is started. The output power of motor generator MG2 is set within a range in which the output power of main battery B does not exceed output power upper limit value Wout.

トータルパワー制御部220は、エンジン作動時には、トータルパワーPttlとエンジン回転数Negに基づき、必要なエンジントルクを得るための、エンジンパワーPegおよびエンジン目標回転数Negrを設定する。すなわち、メインバッテリBの充電時に上乗せされる充電パワーPchは、エンジンパワーPegへ反映される。   The total power control unit 220 sets the engine power Peg and the target engine speed Negr for obtaining the necessary engine torque based on the total power Pttl and the engine speed Neg when the engine is operated. That is, the charging power Pch added when charging the main battery B is reflected in the engine power Peg.

基本的には、エンジントルクおよび回転数の組み合わせによって定義されるエンジン動作点が、高効率の運転領域内となるように、エンジンパワーPegおよびエンジン目標回転数Negrが設定される。したがって、基本的には、アクセル操作による加速要求には、メインバッテリBからのモータジェネレータMG2の出力によって対応する。このため、加速走行時には、メインバッテリBからの放電電流によって、スイッチング素子Q1,Q2に発熱が生じる。   Basically, the engine power Peg and the engine target rotation speed Negr are set so that the engine operating point defined by the combination of the engine torque and the rotation speed is within the highly efficient operation region. Therefore, basically, the acceleration request by the accelerator operation is responded by the output of motor generator MG2 from main battery B. For this reason, during acceleration traveling, heat is generated in the switching elements Q1, Q2 due to the discharge current from the main battery B.

エンジンECU280は、制御装置50とは別個に設けられ、トータルパワー制御部220から送られたエンジンパワーPegおよびエンジン目標回転数Negrが実現されるように、エンジン110の燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等を制御する。さらに、トータルパワーPttlが確保されるように、モータパワーPmg1,Pmg2が設定される。このようにして、トータルパワーPttlに対する、エンジンパワーPegおよびモータパワーPmg1,Pmg2の間のパワー配分が実行される。   The engine ECU 280 is provided separately from the control device 50, and the fuel injection, ignition timing, and valve timing of the engine 110 are realized so that the engine power Peg and the engine target rotational speed Negr sent from the total power control unit 220 are realized. Control etc. Further, the motor powers Pmg1 and Pmg2 are set so that the total power Pttl is ensured. In this manner, power distribution between the engine power Peg and the motor powers Pmg1 and Pmg2 is executed with respect to the total power Pttl.

パワー配分では、メインバッテリBに対する入出力電力が、Win〜Woutの範囲内に収まるように、モータパワーPmg1,Pmg2が設定される。すなわち、出力電力上限値Woutが低いときには、相対的にエンジンパワーPegが上昇する。   In the power distribution, the motor powers Pmg1 and Pmg2 are set so that the input / output power for the main battery B is within the range of Win to Wout. That is, when the output power upper limit value Wout is low, the engine power Peg relatively increases.

モータパワーPmg1,Pmg2は、MG1制御部301およびMG2制御部302へ送られる。MG1制御部301およびMG2制御部302は、モータパワーPmg1,Pmg2をモータジェネレータMG1,MG2がそれぞれ出力するように、モータジェネレータMG1,MG2のトルク指令値Tqcom(1),Tqcom(2)を設定する。そして、MG1制御部301は、モータジェネレータMG1の出力トルクをトルク指令値Tqcom(1)に従って制御するように、インバータ20のスイッチング制御信号SINV1を生成する。同様に、MG2制御部302は、モータジェネレータMG2の出力トルクをトルク指令値Tqcom(2)に従って制御するように、インバータ30のスイッチング制御信号SINV2を生成する。   Motor power Pmg1 and Pmg2 are sent to MG1 control unit 301 and MG2 control unit 302. MG1 control unit 301 and MG2 control unit 302 set torque command values Tqcom (1) and Tqcom (2) of motor generators MG1 and MG2 so that motor generators MG1 and MG2 output motor powers Pmg1 and Pmg2, respectively. . Then, MG1 control unit 301 generates switching control signal SINV1 for inverter 20 so as to control the output torque of motor generator MG1 according to torque command value Tqcom (1). Similarly, MG2 control unit 302 generates switching control signal SINV2 for inverter 30 so as to control the output torque of motor generator MG2 in accordance with torque command value Tqcom (2).

なお、モータパワーPmg2は、トータルパワー制御部220によるパワー配分によって、モータジェネレータMG2による走行や駆動力アシストに必要な出力パワーに基づいて設定されている。回生制動時には、モータパワーPmg2が負値に設定されることにより、モータジェネレータMG2が発電する。さらに、MG1制御部301が、モータパワーPmg1に従ってモータジェネレータMG1を制御することによって、モータジェネレータMG1の発電電力、すなわち、メインバッテリBの充電が制御される。   Motor power Pmg2 is set based on the output power required for driving and assisting driving force by motor generator MG2 by power distribution by total power control unit 220. At the time of regenerative braking, motor generator PMG2 is set to a negative value, so that motor generator MG2 generates power. Further, MG1 control unit 301 controls motor generator MG1 in accordance with motor power Pmg1, thereby controlling the power generated by motor generator MG1, that is, charging of main battery B.

ブレーキ協調制御部250は、ブレーキ操作量BRKおよび車速Vsに基づいて、ハイブリッド自動車100全体で必要なトータル制動力を算出するとともに、算出されたトータル制動力のうちの回生ブレーキによる分担量に相当する回生ブレーキ要求値Prbrを出力する。回生ブレーキ要求値Prbrは、メインバッテリBの入力上限電力値Winを超えない範囲で設定される。   The brake cooperative control unit 250 calculates the total braking force required for the entire hybrid vehicle 100 based on the brake operation amount BRK and the vehicle speed Vs, and corresponds to the shared amount by the regenerative brake of the calculated total braking force. The regenerative brake request value Prbr is output. The regenerative brake request value Prbr is set in a range not exceeding the input upper limit power value Win of the main battery B.

トータルパワー制御部220は、回生制動時には、回生ブレーキ要求値Prbrを反映してモータパワーPmg2を設定する。さらに、トータルパワー制御部220は、モータジェネレータMG2のトルク、回転数等に基づいて、実際の回生ブレーキ値Prbaを算出する。算出された回生ブレーキ値Prbaは、ブレーキ協調制御部250へ送出される。   The total power control unit 220 sets the motor power Pmg2 reflecting the regenerative brake request value Prbr during regenerative braking. Further, total power control unit 220 calculates an actual regenerative brake value Prba based on the torque, rotation speed, etc. of motor generator MG2. The calculated regenerative brake value Prba is sent to the brake coordination control unit 250.

ブレーキ協調制御部250は、上記のトータル制動力に対する回生ブレーキ値Prbaの不足分に従って、ハイブリッド自動車100の各車輪に設けられた油圧ブレーキ(図示せず)の制動力を制御する。このように、モータジェネレータMG2による回生ブレーキと図示しない油圧ブレーキとを協調的に制御することによって、必要なトータル制御力が確保される。   The brake cooperative control unit 250 controls the braking force of a hydraulic brake (not shown) provided on each wheel of the hybrid vehicle 100 according to the shortage of the regenerative braking value Prba with respect to the total braking force. Thus, the necessary total control force is ensured by cooperatively controlling the regenerative brake by the motor generator MG2 and the hydraulic brake (not shown).

温度センサ78は、スイッチング素子Q1,Q2の素子温度を検出する。たとえば、温度センサ78は、インテリジェントパワーモジュール(IPM)として構成されたスイッチング素子Q1,Q2に内蔵された温度センサを使用することができる。   Temperature sensor 78 detects the element temperature of switching elements Q1, Q2. For example, the temperature sensor 78 may be a temperature sensor built in the switching elements Q1, Q2 configured as an intelligent power module (IPM).

温度変化制限部400は、代表的には温度センサ78によって検出された素子温度に基づいて、スイッチング素子の温度変化量ΔTを抑制するための制限値Plimを必要に応じて設定する。トータルパワー制御部220は、温度変化制限部400によって制限値が設定された場合には、この制限値Plimを守るように、上述のパワー配分を調整する。   The temperature change limiting unit 400 typically sets a limit value Plim for suppressing the temperature change amount ΔT of the switching element as needed based on the element temperature detected by the temperature sensor 78. When the limit value is set by the temperature change limiting unit 400, the total power control unit 220 adjusts the above-described power distribution so as to keep the limit value Plim.

図5は、実施の形態1による温度変化制限部400の構成を説明する機能ブロック図である。   FIG. 5 is a functional block diagram illustrating the configuration of the temperature change restriction unit 400 according to the first embodiment.

図5を参照して、温度変化制限部400は、検出部405と、ΔT管理部410と、基準分布記憶部420と、比較部430と、制限設定部440とを含む。   Referring to FIG. 5, temperature change restriction unit 400 includes a detection unit 405, a ΔT management unit 410, a reference distribution storage unit 420, a comparison unit 430, and a restriction setting unit 440.

検出部405は、負荷動作の検出に応答して、負荷フラグFPをオンする。たとえば、
検出部405は、ドライバによるアクセル操作あるいはブレーキ操作や、パワー配分制御に基づくエンジン始動指令に応答して、負荷フラグFPのオンオフを制御する。あるいは、バッテリ電流Ibの検出値に基づいて、負荷動作を検出してもよい。
The detection unit 405 turns on the load flag FP in response to the detection of the load operation. For example,
The detection unit 405 controls on / off of the load flag FP in response to an accelerator operation or a brake operation by the driver or an engine start command based on the power distribution control. Alternatively, the load operation may be detected based on the detected value of the battery current Ib.

ΔT管理部410は、検出部405によって負荷フラグFPがオンされたときに、温度センサ78からの素子温度Tswに基づいて、1回の負荷動作における温度変化量ΔTを求めるとともに、負荷動作毎に求められた温度変化量ΔTを記憶する。これにより、図4に示した、温度変化量ΔTの実績分布510がΔT管理部410に蓄積される。一方、基準分布記憶部420は、図4に示した基準分布500を記憶する。   When the load flag FP is turned on by the detection unit 405, the ΔT management unit 410 obtains the temperature change amount ΔT in one load operation based on the element temperature Tsw from the temperature sensor 78 and for each load operation. The obtained temperature change amount ΔT is stored. As a result, the actual distribution 510 of the temperature change amount ΔT shown in FIG. 4 is accumulated in the ΔT management unit 410. On the other hand, the reference distribution storage unit 420 stores the reference distribution 500 shown in FIG.

比較部430は、診断指示が入力されると、基準分布記憶部420に記憶された基準分布500と、ΔT管理部410にこれまで蓄積された温度変化量ΔTに基づく実績分布510とを比較する。なお、診断指示は、ハイブリッド自動車100のN回(N:自然数)のトリップ毎に発生されてもよく、所定走行距離毎に発生されてもよい。あるいは、一定期間(1ヶ月、半月、1年毎等)に診断指示が発生されてもよい。   When the diagnosis instruction is input, the comparison unit 430 compares the reference distribution 500 stored in the reference distribution storage unit 420 with the actual distribution 510 based on the temperature change ΔT accumulated so far in the ΔT management unit 410. . The diagnosis instruction may be generated every N trips (N: natural number) of hybrid vehicle 100 or may be generated every predetermined travel distance. Alternatively, a diagnosis instruction may be generated for a certain period (every month, half a month, every year, etc.).

比較部430は、実績分布510および基準分布500を比較する。そして、図4に示されるように、実績分布510が基準分布500に対して高温側への外れ度合いを定量的に示す評価パラメータPRを出力する。評価パラメータPRは、たとえば図4における領域520の面積に対応させて算出することができる。あるいは、実績分布510の平均値、標準偏差、最大値等に基づく、定量化のための関係式を予め設定することによって、評価パラメータPRを算出してもよい。   The comparison unit 430 compares the performance distribution 510 and the reference distribution 500. Then, as shown in FIG. 4, the actual distribution 510 outputs an evaluation parameter PR that quantitatively indicates the degree of deviation from the reference distribution 500 toward the high temperature side. The evaluation parameter PR can be calculated, for example, corresponding to the area of the region 520 in FIG. Alternatively, the evaluation parameter PR may be calculated by presetting a relational expression for quantification based on the average value, standard deviation, maximum value, etc. of the performance distribution 510.

制限設定部440は、比較部430によって算出された評価パラメータPRに基づいて、トータルパワー制御部220へ送出する制限値Plimを設定する。たとえば、制限値Plimは、バッテリ電流Ibの上限電流Ib(lim)および/または出力電力上限値Woutの制限値Wout(lim)を含む。なお、上限電流Ib(lim)は、バッテリ電流Ibの絶対値を制限する。   Limit setting unit 440 sets limit value Plim to be sent to total power control unit 220 based on evaluation parameter PR calculated by comparison unit 430. For example, limit value Plim includes upper limit current Ib (lim) of battery current Ib and / or limit value Wout (lim) of output power upper limit value Wout. The upper limit current Ib (lim) limits the absolute value of the battery current Ib.

トータルパワー制御部220が制限値Plimの範囲内でパワー出力配分を決定することにより、メインバッテリBの電力入出力によるモータジェネレータMG1,MG2の駆動制御、すなわち、メインバッテリBおよびモータジェネレータMG1,MG2の間の電力変換が制限される。特に、電力変換に基づいて発生するスイッチング素子Q1,Q2の通過電流が制限されることになる。このような制限下では、スイッチング素子Q1,Q2でのスイッチング動作に伴って生じる温度変化量ΔTについても抑制されるので、高温側にずれた実績分布510を低温側にシフトさせて、基準分布500に近付けることができる。   When total power control unit 220 determines power output distribution within the range of limit value Plim, drive control of motor generators MG1 and MG2 by power input / output of main battery B, that is, main battery B and motor generators MG1 and MG2 Power conversion during is limited. In particular, the passing current of switching elements Q1, Q2 generated based on power conversion is limited. Under such a restriction, the temperature change ΔT caused by the switching operation in the switching elements Q1 and Q2 is also suppressed, so the actual distribution 510 shifted to the high temperature side is shifted to the low temperature side, and the reference distribution 500 Can approach.

上限電流Ib(lim)を設定することによってバッテリ電流Ibを制限すると、スイッチング素子Q1,Q2の通過電流が直接的に抑制される。この結果、負荷動作の際の発熱量、すなわち温度変化量ΔTを抑制することが可能となる。   When the battery current Ib is limited by setting the upper limit current Ib (lim), the passing current of the switching elements Q1, Q2 is directly suppressed. As a result, the amount of heat generated during the load operation, that is, the temperature change amount ΔT can be suppressed.

また、制限値Wout(lim)によって出力電力上限値Woutを制限すると、出力電力の制限に付随して、バッテリ電流Ibが自然に抑制される。さらに、出力電力上限値Woutが低くなると、エンジン110を停止した走行が適用され難い方向に、パワー配分が制御される。この結果、一旦作動したエンジン110が停止され難くなるので、エンジン始動の頻度を減少させることができる。エンジン始動の際には、メインバッテリBからモータジェネレータMG1へ比較的大きな電流を供給する必要があるので、エンジン始動の頻度を低減することによって、大きな温度変化量ΔTが発生する頻度を抑制することが期待できる。   Further, when the output power upper limit value Wout is limited by the limit value Wout (lim), the battery current Ib is naturally suppressed accompanying the limitation of the output power. Furthermore, when the output power upper limit value Wout decreases, the power distribution is controlled in a direction in which traveling with the engine 110 stopped is difficult to apply. As a result, the engine 110 that has once been operated is unlikely to be stopped, so the frequency of engine start can be reduced. Since it is necessary to supply a relatively large current from the main battery B to the motor generator MG1 when starting the engine, the frequency of large temperature change ΔT is suppressed by reducing the frequency of starting the engine. Can be expected.

図6は、制限設定部440による制限値Plimの設定を概略的に説明する概念図である。図6の横軸は、比較部430によって算出された評価パラメータPRであり、図6の縦軸は、制限値Plimを示す。   FIG. 6 is a conceptual diagram schematically illustrating setting of the limit value Plim by the limit setting unit 440. The horizontal axis in FIG. 6 is the evaluation parameter PR calculated by the comparison unit 430, and the vertical axis in FIG. 6 indicates the limit value Plim.

図6を参照して、評価パラメータPRが、閾値P1よりも低いときには、制限値PlimはレベルL1に設定される。このL1は、温度変化量ΔTの管理面からは、バッテリ電流Ibおよび出力電力上限値Wout等に制限が与えられないことを示す。すなわち、レベルL1では、これら制限値はデフォルト値に設定される。   Referring to FIG. 6, when evaluation parameter PR is lower than threshold value P1, limit value Plim is set to level L1. This L1 indicates that the battery current Ib, the output power upper limit value Wout, and the like are not restricted from the management aspect of the temperature change amount ΔT. That is, at the level L1, these limit values are set to default values.

評価パラメータPRが、閾値P1よりも高くなると、電力変換を制限するように、バッテリ電流Ibまたは出力電力上限値Wout等を制限するための制限値Plimが設定される。特に、評価パラメータPRが大きくなるに従って、制限の度合が大きくなるように、制限値Plimを設定することが好ましい。図6の例では、Ib(lim)および/またはWout(lim)は、レベルL3では、レベルL2よりも小さい値に設定される。なお、メインバッテリBの充電を制限する入力電力上限値Winについても、同様の制限値Win(lim)を設定することができる。   When evaluation parameter PR becomes higher than threshold value P1, limit value Plim for limiting battery current Ib, output power upper limit value Wout, or the like is set so as to limit power conversion. In particular, it is preferable to set the limit value Plim so that the degree of limit increases as the evaluation parameter PR increases. In the example of FIG. 6, Ib (lim) and / or Wout (lim) are set to a value smaller than level L2 at level L3. A similar limit value Win (lim) can be set for the input power upper limit value Win that limits the charging of the main battery B.

図7は、本発明の実施の形態1による電動車両における温度変化量の抑制制御を説明するフローチャートである。制御装置50は、図7に示すフローチャートによる制御処理を、所定周期毎に繰返し実行する。   FIG. 7 is a flowchart illustrating temperature change suppression control in the electric vehicle according to the first embodiment of the present invention. The control device 50 repeatedly executes the control process according to the flowchart shown in FIG. 7 at predetermined intervals.

図7を参照して、制御装置50は、ステップS100により、診断指示が発生されているかどうかを判定する。制御装置50は、診断指示が発生されていないとき(S100のNO判定時)には、ステップS105,S110により、負荷動作が検出される毎に、当該負荷動作における素子温度Tswの温度変化量ΔTを求めるとともに蓄積する。   Referring to FIG. 7, control device 50 determines whether or not a diagnosis instruction is generated in step S100. When no diagnostic instruction is generated (NO determination in S100), the control device 50 detects the temperature change ΔT of the element temperature Tsw in the load operation every time the load operation is detected in steps S105 and S110. And accumulate.

制御装置50は、診断指示が発生されたときには(S100のYES判定時)、ステップS110により、これまでに蓄積された温度変化量ΔTの分布を演算する。これにより、図4に示した実績分布510が求められる。   When a diagnostic instruction is generated (when YES is determined in S100), control device 50 calculates the distribution of temperature variation ΔT accumulated so far in step S110. Thereby, the result distribution 510 shown in FIG. 4 is obtained.

制御装置50は、ステップS120により、基準分布500を読出すとともに、ステップS130により、温度変化量ΔTについて実績分布510と基準分布500とを比較する。ステップS130では、上述のように、分布の比較に基づいて評価パラメータPRが算出される。そして、制御装置50は、ステップS140により、図6に説明したように、ステップS130で算出された評価パラメータPRに基づいて電力変換における制限値Plimを設定する。   The control device 50 reads the reference distribution 500 in step S120, and compares the actual distribution 510 and the reference distribution 500 with respect to the temperature change ΔT in step S130. In step S130, as described above, the evaluation parameter PR is calculated based on the comparison of distributions. In step S140, the control device 50 sets the limit value Plim in power conversion based on the evaluation parameter PR calculated in step S130 as described in FIG.

ステップS140で設定された制限値Plimは、次回の診断指示が発せられるまで維持されて、以降の車両走行に反映される。これにより、スイッチング素子の通過電流を抑制して温度変化量ΔTを抑制する方向に、メインバッテリBの電力によるモータジェネレータMG1,MG2の駆動制御が制限される。   The limit value Plim set in step S140 is maintained until the next diagnosis instruction is issued, and is reflected in the subsequent vehicle travel. Thereby, drive control of motor generators MG1, MG2 by the power of main battery B is limited in a direction to suppress the temperature change amount ΔT by suppressing the passing current of the switching element.

図7のフローチャートから理解されるように、当該制限値Plimが設定された後の温度変化量ΔTの実績が、ステップS105,S110によって、さらに蓄積される。そして、次回の診断指示が発せられると、ステップS110〜S130によって、温度変化量ΔTの実績分布が改めて求められて、基準分布500と比較される。この新たな比較結果に従って、制限値Plimは更新される。すなわち、前回の実績分布からの改善度合に応じて、制限値Plimを緩和あるいは強化することができる。あるいは、制限値Plimを設けた後に、評価パラメータPRが閾値P1より小さい値に復帰した場合には、制限値Plimをデフォルト値に復帰させることができる。   As can be understood from the flowchart of FIG. 7, the results of the temperature change amount ΔT after the limit value Plim is set are further accumulated in steps S105 and S110. When the next diagnosis instruction is issued, the results distribution of the temperature change amount ΔT is obtained again in steps S110 to S130 and compared with the reference distribution 500. The limit value Plim is updated according to the new comparison result. That is, the limit value Plim can be relaxed or strengthened according to the degree of improvement from the previous performance distribution. Alternatively, after the limit value Plim is provided, when the evaluation parameter PR returns to a value smaller than the threshold value P1, the limit value Plim can be returned to the default value.

以上説明したように、本発明の実施の形態による電動車両の電源システムによれば、負荷動作に伴う比較的短時間でのスイッチング素子の温度変化量ΔTの実績分布を定期的に管理して、寿命設計で用いた基準分布と比較することができる。そして、実績分布が基準分布と比較して高温側にずれている場合には、スイッチング素子の通過電流を抑制する方向に電力変換の制限値Plimを設定することによって、実績分布を基準分布に近づけることができる。これにより、温度変化量ΔTの発生によりスイッチング素子に作用する熱ストレスが過大となることによって、スイッチング素子の寿命が短くなることを防止できる。   As described above, according to the power supply system for an electric vehicle according to the embodiment of the present invention, the performance distribution of the temperature change amount ΔT of the switching element in a relatively short time accompanying the load operation is periodically managed, It can be compared with the reference distribution used in the life design. When the actual distribution is shifted to the high temperature side as compared with the reference distribution, the actual distribution is brought closer to the reference distribution by setting the power conversion limit value Plim in a direction to suppress the passing current of the switching element. be able to. Thereby, it is possible to prevent the life of the switching element from being shortened due to excessive thermal stress acting on the switching element due to generation of the temperature change amount ΔT.

[実施の形態2]
実施の形態1では、温度変化量ΔTの実績分布が基準分布よりも高温側に外れている傾向を検出することによって、熱ストレスを抑制するための制限値Plimを設定した。実施の形態2では、温度変化量ΔTの実績分布が高温側に外れないように未然に防止するための制限値Plimの設定について説明する。以下の説明で明らかになるように、実施の形態2およびその変形例による制御は、実施の形態1による制御と組み合わせて適用することが可能である。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the limit value Plim for suppressing thermal stress is set by detecting the tendency that the actual distribution of the temperature variation ΔT deviates from the reference distribution to the higher temperature side. In the second embodiment, setting of a limit value Plim for preventing the actual distribution of the temperature change amount ΔT from deviating to the high temperature side will be described. As will be apparent from the following description, the control according to the second embodiment and its modification can be applied in combination with the control according to the first embodiment.

図8は、実施の形態2における温度変化制限部400の構成を説明する機能ブロック図である。実施の形態2では、制限値Plimを設定するための温度変化制限部400以外の部分の構成は、実施の形態1と同様であるので、その他の部分については説明を繰返さない。   FIG. 8 is a functional block diagram illustrating the configuration of the temperature change restriction unit 400 in the second embodiment. In the second embodiment, the configuration of the parts other than temperature change limiting unit 400 for setting limit value Plim is the same as that of the first embodiment, and therefore the description of the other parts will not be repeated.

図8を参照して、実施の形態2による温度変化制限部400は、検出部405と、制限設定部450とを含む。   Referring to FIG. 8, temperature change restriction unit 400 according to the second embodiment includes a detection unit 405 and a restriction setting unit 450.

検出部405は、図5に示したものと同様であり、負荷動作の検出時に負荷フラグFPをオンする。   The detection unit 405 is the same as that shown in FIG. 5 and turns on the load flag FP when a load operation is detected.

制限設定部450は、負荷フラグFPがオンされたときに、当該負荷動作であるスイッチング素子Q1,Q2の温度上昇量Tupに基づいて制限値Plimを設定する。たとえば、負荷フラグFPがオンされたときの素子温度Tswを初期値として、当該初期値からの温度上昇量Tupを求めることができる。   When the load flag FP is turned on, the limit setting unit 450 sets the limit value Plim based on the temperature increase amount Tup of the switching elements Q1 and Q2 that are the load operation. For example, using the element temperature Tsw when the load flag FP is turned on as an initial value, the temperature increase amount Tup from the initial value can be obtained.

さらに、制限設定部450には、スイッチング素子Q1,Q2の冷却能力に関連する状態量である、冷却水温度Twtおよび/または雰囲気温度Tarが入力される。冷却水温度Twtは、スイッチング素子Q1,Q2を冷却するための図示しない冷却機構における冷媒温度を示す。雰囲気温度Tarは、スイッチング素子Q1,Q2が配置される空間の雰囲気温度あるいはこれに関連した温度測定値である。したがって、冷却水温度Twtおよび/または雰囲気温度Tarが低い場合には、スイッチング素子の冷却能力が高くなるため、同一の通過電流に対して温度変化量ΔTが相対的に抑制されることが期待できる。   Furthermore, the restriction setting unit 450 receives the cooling water temperature Twt and / or the ambient temperature Tar, which are state quantities related to the cooling capacity of the switching elements Q1, Q2. The cooling water temperature Twt indicates the refrigerant temperature in a cooling mechanism (not shown) for cooling the switching elements Q1, Q2. The ambient temperature Tar is the ambient temperature of the space where the switching elements Q1 and Q2 are disposed or a temperature measurement value related thereto. Therefore, when the cooling water temperature Twt and / or the ambient temperature Tar is low, the cooling capacity of the switching element is increased, so that the temperature change amount ΔT can be expected to be relatively suppressed with respect to the same passing current. .

図9は、実施の形態2による制限設定部450による制限値の設定を説明するための図である。図9の横軸Tupは、負荷動作の検出時における素子温度Tswの温度上昇量Tupを示す。縦軸は、制限値Plimを示す。制限値Plimは、実施の形態1と同様の上限電流Ib(lim)および、メインバッテリBの充放電可能時間T(lim)を含む。負荷動作の開始から充放電可能時間T(lim)が経過すると、メインバッテリBに対する電力の入出力が禁止される。なお、充放電可能時間T(lim)は、実施の形態1での制限値Plimに含めることも可能である。   FIG. 9 is a diagram for explaining setting of limit values by the limit setting unit 450 according to the second embodiment. The horizontal axis Tup in FIG. 9 indicates the temperature rise amount Tup of the element temperature Tsw when the load operation is detected. The vertical axis represents the limit value Plim. Limit value Plim includes upper limit current Ib (lim) similar to that in the first embodiment and chargeable / dischargeable time T (lim) of main battery B. When chargeable / dischargeable time T (lim) has elapsed since the start of the load operation, power input / output to / from main battery B is prohibited. The chargeable / dischargeable time T (lim) can also be included in the limit value Plim in the first embodiment.

図9を参照して、温度上昇量Tupが閾値T1までの間は、制限値PlimはレベルL1に設定される。すなわち、制限値はデフォルト値に設定されて、温度上昇量Tupの面からは電力変換の制限が設定されない。   Referring to FIG. 9, limit value Plim is set to level L1 while temperature rise amount Tup is up to threshold value T1. That is, the limit value is set to a default value, and the power conversion limit is not set in terms of the temperature rise amount Tup.

一方で、温度上昇量Tupが閾値T1を超えると、制限値が設定されることによって、バッテリ電流Ibあるいは充放電可能時間が制限されることになる。閾値T1は、図4に示した基準分布500に対応して設定される。たとえば、閾値T1は、基準分布500における平均温度Taよりも高い温度に設定される。   On the other hand, when the temperature rise amount Tup exceeds the threshold value T1, the limit value is set, thereby limiting the battery current Ib or the chargeable / dischargeable time. The threshold value T1 is set corresponding to the reference distribution 500 shown in FIG. For example, the threshold T1 is set to a temperature higher than the average temperature Ta in the reference distribution 500.

温度上昇量Tup>T1の領域では、温度上昇量Tupが大きくなるのに応じて、電力変換の制限が強化される。具体的には、上限電流Ib(lim)や充放電可能時間T(lim)が零に向かって徐々に小さく設定される。そして、温度上昇量Tupが上限温度Tmaxに達すると、Ib(lim)=0および/またはT(lim)=0となって、メインバッテリBの充放電が禁止される。上限温度Tmaxは、図4に示した基準分布500において想定された上限温度Tmaxに対応して設定することができる。   In the region where the temperature increase amount Tup> T1, the restriction on power conversion is strengthened as the temperature increase amount Tup increases. Specifically, the upper limit current Ib (lim) and the chargeable / dischargeable time T (lim) are set gradually smaller toward zero. When temperature increase amount Tup reaches upper limit temperature Tmax, Ib (lim) = 0 and / or T (lim) = 0, and charging / discharging of main battery B is prohibited. The upper limit temperature Tmax can be set corresponding to the upper limit temperature Tmax assumed in the reference distribution 500 shown in FIG.

なお、制限値Plimの設定については、スイッチング素子の冷却能力に応じて変化させてもよい。具体的には、冷却能力が高い場合には、閾値T1を高温側に推移させる一方で、冷却能力が低い場合には、閾値T1を低温側に推移させることが好ましい。   The limit value Plim may be changed according to the cooling capacity of the switching element. Specifically, when the cooling capacity is high, the threshold value T1 is preferably shifted to the high temperature side, whereas when the cooling capacity is low, the threshold value T1 is preferably shifted to the low temperature side.

図10は、本発明の実施の形態2による電動車両における温度変化量の抑制制御を説明するフローチャートである。制御装置50は、図10に示すフローチャートによる制御処理を、所定周期毎に繰返し実行する。   FIG. 10 is a flowchart illustrating suppression control of the temperature change amount in the electric vehicle according to the second embodiment of the present invention. The control device 50 repeatedly executes the control process according to the flowchart shown in FIG. 10 at predetermined intervals.

図10を参照して、制御装置50は、ステップS200により、負荷動作が検出されているかどうかを判定する。ステップS200の判定は、負荷フラグFPに基づいて実行できる。   Referring to FIG. 10, control device 50 determines whether or not a load operation is detected in step S200. The determination in step S200 can be executed based on the load flag FP.

制御装置50は、負荷動作の検出中(S200のNO判定時)は、ステップS210により、当該負荷動作での温度上昇量Tupを算出する。そして、制御装置50は、ステップS220により、冷却水温度Twtおよび/または雰囲気温度Tarに基づいて、スイッチング素子の冷却能力をチェックする。   During detection of the load operation (when NO is determined in S200), control device 50 calculates temperature rise amount Tup in the load operation in step S210. In step S220, the control device 50 checks the cooling capacity of the switching element based on the cooling water temperature Twt and / or the ambient temperature Tar.

そして、制御装置50は、ステップS230により、図9で説明したように、ステップS210で算出された温度上昇量Tupに基づいて、電力変換における制限値Plimを設定する。この際に、ステップS220で求められたスイッチング素子の冷却能力をさらに加味して、制限値Plimを設定することが好ましい。   In step S230, the control device 50 sets the limit value Plim for power conversion based on the temperature increase amount Tup calculated in step S210, as described in FIG. At this time, it is preferable to set the limit value Plim in consideration of the cooling capacity of the switching element obtained in step S220.

これにより、負荷動作の検出時に温度上昇量Tupが大きくなると、バッテリ電流Ibを抑制することにより、あるいは、充放電の禁止によって、スイッチング素子Q1,Q2の通過電流を制限することができる。この結果、スイッチング素子Q1,Q2の発熱によって生じる温度変化量ΔTを抑制できる。   Thereby, when the temperature increase amount Tup becomes large at the time of detecting the load operation, the current passing through the switching elements Q1, Q2 can be limited by suppressing the battery current Ib or by prohibiting charging / discharging. As a result, the temperature change amount ΔT caused by the heat generation of the switching elements Q1, Q2 can be suppressed.

このように、実施の形態2では、負荷動作の開始からの温度上昇量Tupに応じて、基準分布500と対応付けて電力変換の制限値を設定することができる。この結果、負荷動作における温度変化量ΔTについて、基準分布500から大きく外れることを未然に防止するように管理することができる。   As described above, in the second embodiment, the limit value for power conversion can be set in association with the reference distribution 500 in accordance with the temperature increase amount Tup from the start of the load operation. As a result, the temperature change amount ΔT in the load operation can be managed so as to prevent the deviation from the reference distribution 500.

(変形例)
再び図8を参照して、実施の形態2の変形例によれば、制限設定部450は、負荷フラグFPがオンされたときに、当該負荷動作での温度上昇量を予測するための状態量に基づいて制限値Plimを設定する。たとえば、制限設定部450は、スイッチング素子の通過電流Isw(以下、素子電流)やバッテリ電流Ibに基づいて、制限値Plimを設定する。
(Modification)
Referring to FIG. 8 again, according to the modification of the second embodiment, limit setting unit 450 predicts a temperature increase amount in the load operation when load flag FP is turned on. Based on the above, the limit value Plim is set. For example, limit setting unit 450 sets limit value Plim based on passing current Isw (hereinafter referred to as element current) of the switching element and battery current Ib.

図11および図12は、実施の形態2の変形例による制限設定部450による制限値の設定を説明するための図である。図11の横軸は、通過電流Iswまたはバッテリ電流Ibである。   11 and 12 are diagrams for explaining setting of limit values by the limit setting unit 450 according to a modification of the second embodiment. The horizontal axis in FIG. 11 represents the passing current Isw or the battery current Ib.

図11の縦軸は、制限値Plimの1つとして示される、コンバータ15でのスイッチング周波数の上限値fsw(lim)であり、図11の縦軸は、実施の形態1と同様の出力電力上限値Woutの制限値Wout(lim)である。   The vertical axis in FIG. 11 is the upper limit value fsw (lim) of the switching frequency in the converter 15 shown as one of the limit values Plim, and the vertical axis in FIG. 11 is the output power upper limit similar to that of the first embodiment. This is the limit value Wout (lim) of the value Wout.

図11を参照して、一般的に、スイッチング素子での電力損失は、スイッチング周波数fswが大きくなるにつれて高くなり、その結果素子温度の上昇も激しくなる。一方で、スイッチング周波数fswを低下させると、コンバータ15におけるリップル電流が増大する。したがってスイッチング周波数fswのデフォルト値としては、リップル電流の限界およびスイッチング素子の損失がバランスする適正値に設定されている。   Referring to FIG. 11, in general, the power loss in the switching element increases as the switching frequency fsw increases, and as a result, the increase in the element temperature also increases. On the other hand, when the switching frequency fsw is lowered, the ripple current in the converter 15 increases. Therefore, the default value of the switching frequency fsw is set to an appropriate value that balances the limit of the ripple current and the loss of the switching element.

これに対して、負荷動作の検出時には、素子電流Iswまたはバッテリ電流Ibが閾値I1よりも大きくなると、コンバータ15のスイッチング周波数を低下するように、fsw(lim)はデフォルト値(レベルL1)よりも低下される。そして、素子電流Iswまたはバッテリ電流Ibが大きくなるのに応じて、fsw(lim)はさらに低下される。   On the other hand, at the time of detecting the load operation, if the element current Isw or the battery current Ib is larger than the threshold value I1, fsw (lim) is lower than the default value (level L1) so that the switching frequency of the converter 15 is lowered. Is lowered. Then, as the element current Isw or the battery current Ib increases, fsw (lim) further decreases.

一方で、素子電流Iswまたはバッテリ電流Ibが閾値I1よりも小さいときには、fsw(lim)はデフォルト値に設定される。この閾値I1は、図4に示した基準分布500に対応して設定される。たとえば、閾値I1は、実機実験結果等に基づいて、一定時間の通電によって図9の閾値T1に相当する温度上昇を発生させるような電流値に設定される。   On the other hand, when the element current Isw or the battery current Ib is smaller than the threshold value I1, fsw (lim) is set to a default value. This threshold value I1 is set corresponding to the reference distribution 500 shown in FIG. For example, the threshold value I1 is set to a current value that causes a temperature rise corresponding to the threshold value T1 in FIG.

あるいは、図11に示すように、素子電流Iswまたはバッテリ電流Ibに応じて、出力電力上限値Woutの制限値Wout(lim)を設定するようにしてもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 11, a limit value Wout (lim) of the output power upper limit value Wout may be set according to the element current Isw or the battery current Ib.

図11を参照して、負荷動作の検出時には、素子電流Iswまたはバッテリ電流Ibが閾値I1よりも大きくなると、制限値Wout(lim)がデフォルト値(レベルL1)よりも低下される。さらに、素子電流Iswまたはバッテリ電流Ibが大きくなるのに応じて、制限値Wout(lim)はさらに低下される。   Referring to FIG. 11, when load operation is detected, if element current Isw or battery current Ib is larger than threshold value I1, limit value Wout (lim) is lowered from the default value (level L1). Further, the limit value Wout (lim) is further lowered as the element current Isw or the battery current Ib increases.

そして、素子電流Iswまたはバッテリ電流Ibが上限電流Imaxに達すると、制限値Wout(lim)=0となって、メインバッテリBの放電が禁止される。なお、入力電力上限値Winについても、同様の制限値Win(lim)によって制限することが可能である。   When element current Isw or battery current Ib reaches upper limit current Imax, limit value Wout (lim) = 0 and discharge of main battery B is prohibited. Note that the input power upper limit value Win can also be limited by a similar limit value Win (lim).

図12において、閾値I1は図11と同様に設定できる。また、上限電流Imaxについては、基準分布500での上限温度Tmaxを考慮して設定することが好ましい。   In FIG. 12, the threshold value I1 can be set as in FIG. The upper limit current Imax is preferably set in consideration of the upper limit temperature Tmax in the reference distribution 500.

また、図11および図12における制限値の設定についても、図9と同様に、冷却水温度Twtおよび/または雰囲気温度Tarから把握されるスイッチング素子の冷却能力に応じて、調整することができる。   11 and 12 can also be adjusted according to the cooling capacity of the switching element ascertained from the cooling water temperature Twt and / or the ambient temperature Tar, as in FIG.

図13は、本発明の実施の形態2による電動車両における温度変化量の抑制制御を説明するフローチャートである。制御装置50は、図13に示すフローチャートによる制御処理を、所定周期毎に繰返し実行する。   FIG. 13 is a flowchart illustrating suppression control of the temperature change amount in the electric vehicle according to the second embodiment of the present invention. The control device 50 repeatedly executes the control process according to the flowchart shown in FIG. 13 at predetermined intervals.

図13を参照して、制御装置50は、図10と同様のステップS200により、負荷動作が検出されているかどうかを判定する。   Referring to FIG. 13, control device 50 determines whether or not a load operation is detected in step S <b> 200 similar to FIG. 10.

制御装置50は、負荷動作の検出中(S200のNO判定時)は、ステップS215により、当該負荷動作での温度上昇量を推定するための状態量(データ)を取得する。ステップS215では、たとえば、素子電流Iswおよび/またはバッテリ電流Ibが取得される。   During the detection of the load operation (when NO is determined in S200), control device 50 obtains a state quantity (data) for estimating the temperature increase amount in the load operation in step S215. In step S215, for example, the element current Isw and / or the battery current Ib are acquired.

そして、制御装置50は、ステップS220により、冷却水温度Twtおよび/または雰囲気温度Tarに基づいて、スイッチング素子の冷却能力をチェックする。   In step S220, the control device 50 checks the cooling capacity of the switching element based on the cooling water temperature Twt and / or the ambient temperature Tar.

そして、制御装置50は、ステップS235により、図11および図12で説明したように、ステップS215で取得された状態量(データ)に基づいて、電力変換における制限値Plimを設定する。この際に、ステップS220で求められたスイッチング素子の冷却能力をさらに加味して、制限値Plimを設定することが好ましい。上述のように、ステップS235で設定される制限値Plimは、コンバータ15でのスイッチング周波数の上限値fsw(lim)および/または出力電力上限値Woutの制限値Wout(lim)を含む。   In step S235, the control device 50 sets the limit value Plim in power conversion based on the state quantity (data) acquired in step S215, as described in FIG. 11 and FIG. At this time, it is preferable to set the limit value Plim in consideration of the cooling capacity of the switching element obtained in step S220. As described above, limit value Plim set in step S235 includes upper limit value fsw (lim) of switching frequency in converter 15 and / or limit value Wout (lim) of output power upper limit value Wout.

これにより、負荷動作の検出時に温度上昇量Tupが大きくことが推定される状態であるときには、制限値の設定によって、スイッチング素子Q1,Q2の発熱によって生じる温度変化量ΔTを未然に抑制することが期待できる。   Accordingly, when the temperature increase amount Tup is estimated to be large when the load operation is detected, the temperature change amount ΔT caused by the heat generation of the switching elements Q1 and Q2 can be suppressed in advance by setting the limit value. I can expect.

このように、実施の形態2の変形例では、負荷動作時には、温度上昇に大きく影響する状態量(電流データ)に基づいて、電力変換の制限値Plimを設定することができる。この結果、負荷動作における温度変化量ΔTが基準分布500から大きく外れることを未然に防止するように管理することができる。   As described above, in the modification of the second embodiment, during the load operation, the power conversion limit value Plim can be set based on the state quantity (current data) that greatly affects the temperature rise. As a result, the temperature change amount ΔT in the load operation can be managed so as to prevent the deviation from the reference distribution 500.

上述の実施の形態1,2およびその変形例では、制限値Plimを適宜例示したが、この制限値については、スイッチング素子での発熱を抑制する方向に、メインバッテリBの電力によるモータジェネレータMG1,MG2の駆動制御が制限することができる制限値であれば、実施の形態1,2またはその変形例での制限値Plimの設定を適用することができる。   In the above-described first and second embodiments and the modifications thereof, limit value Plim is exemplified as appropriate. However, for this limit value, motor generator MG1, which uses electric power from main battery B in a direction to suppress heat generation in the switching element. As long as the driving control of MG2 can be limited, the setting of limiting value Plim in the first or second embodiment or its modification can be applied.

また、実施の形態2で説明した、スイッチング素子の冷却能力に応じた制限値の調整については、実施の形態1に適用することも可能である。たとえば、実施の形態1において、診断指示に応答して設定された制限値Plimについて、冷却水温度Twtおよび/または雰囲気温度Tarから把握されるスイッチング素子の冷却能力に応じて、制限を緩和(冷却能力高のとき)あるいは制限を強化(冷却能力低のとき)するように、調整を加えた上で車両制御に用いることも可能である。   Moreover, the adjustment of the limit value according to the cooling capacity of the switching element described in the second embodiment can be applied to the first embodiment. For example, in the first embodiment, the limit value Plim set in response to the diagnosis instruction is relaxed (cooling) according to the cooling capacity of the switching element ascertained from the cooling water temperature Twt and / or the ambient temperature Tar. It is also possible to use it for vehicle control after adjusting it so that the restriction is strengthened (when the capacity is high) or the restriction is strengthened (when the cooling capacity is low).

さらに、実施の形態1,2およびその変形例では、コンバータ15を構成するスイッチング素子Q1,Q2での温度変化量ΔTを抑制するための制御について説明したが、インバータ20,30を構成する図示しないスイッチング素子の温度変化量を抑制するように、本実施の形態による制御を適用することも可能である。さらには、メインバッテリBに代表される蓄電装置と、モータジェネレータMG1,MG2に代表される走行用モータとの間で電力変換を実行する電力変換器を構成するスイッチング素子について、負荷動作におけるスイッチング素子の温度変化量を抑制するための本実施の形態による制御を適用することが可能である。   Furthermore, in the first and second embodiments and the modifications thereof, the control for suppressing the temperature change amount ΔT in switching elements Q1 and Q2 constituting converter 15 has been described, but not shown constituting inverters 20 and 30. It is also possible to apply the control according to the present embodiment so as to suppress the temperature change amount of the switching element. Furthermore, for a switching element that constitutes a power converter that performs power conversion between a power storage device represented by main battery B and a traveling motor represented by motor generators MG1 and MG2, a switching element for load operation It is possible to apply the control according to the present embodiment to suppress the temperature change amount.

なお、ハイブリッド自動車100の駆動系の構成は、図1の例示に限定されない点について確認的に記載する。さらに、本実施の形態では電動車両の代表例としてハイブリッド自動車を例示したが、エンジンを搭載しない電気自動車や、燃料電池を搭載する燃料電池自動車であっても、本発明の適用が可能である。   It should be noted that the configuration of the drive system of the hybrid vehicle 100 is not limited to the illustration of FIG. Furthermore, in the present embodiment, a hybrid vehicle is exemplified as a representative example of an electric vehicle. However, the present invention can be applied to an electric vehicle not equipped with an engine or a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell.

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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は電動車両の電源システムにおけるスイッチング素子の保護制御に適用することができる。   The present invention can be applied to protection control of a switching element in a power supply system of an electric vehicle.

5 接地ライン、6,7 電源ライン、10,13 電圧センサ、11,27 電流センサ、12,78 温度センサ、15 コンバータ、20,30 インバータ、28 回転角センサ、50 制御装置(ECU)、52 ROM、70 アクセルペダル、71 ブレーキペダル、73 アクセル開度センサ、74 ブレーキペダル踏込量センサ、75 車速センサ、100 ハイブリッド自動車、110 エンジン、112 冷却水温センサ、120 動力分割機構、125 出力軸、130 減速機、140 駆動軸、150 車輪、210 要求パワー算出部、220 トータルパワー制御部、250 ブレーキ協調制御部、280 エンジンECU、301 MG1制御部、302 MG2制御部、400 温度変化制限部、405 検出部、410 ΔT管理部、420 基準分布記憶部、430 比較部、440,450 制限設定部、500 基準分布(ΔT)、510 実績分布(ΔT)、ACC アクセル開度、B メインバッテリ、BRK ブレーキ操作量、C0,C1 平滑コンデンサ、D1,D2 逆並列ダイオード、FP 負荷フラグ、I1,P1,T1 閾値、Ib バッテリ電流、Ib(lim) 上限電流(バッテリ電流)、Imax 上限電流、Isw 素子電流、L リアクトル、MCRT(1),MCRT(2) モータ電流、MG1,MG2 モータジェネレータ、N1,N2 中性点、Neg エンジン回転数、Negr エンジン目標回転数、Nmt 回転数、PR 評価パラメータ、Peg エンジンパワー、Plim 制限値、Pmg1,Pmg1 モータパワー、Prba 回生ブレーキ値、Prbr 回生ブレーキ要求値、Prq 車両要求パワー、Q1,Q2 電力用半導体スイッチング素子、SCNV,SINV1,SINV2 スイッチング制御信号、T(lim) 充放電可能時間、Ta 平均温度(基準分布)、Tar 雰囲気温度(スイッチング素子)、Tb バッテリ温度、Tmax 上限温度、Tqcom トルク指令値、Tsw 素子温度、Tup 横軸、Tup 温度上昇量、Twt 冷却水温度、U1,U2,V1,V2,W1,W2 コイル巻線、VH 直流電圧、Vb バッテリ電圧、Vs 車速、Win 入力電力上限値、Win(lim) 制限値(入力電力上限値)、Wout 出力電力上限値、Wout(lim) 制限値(出力電力上限値)、fsw(lim) スイッチング周波数上限値。   5 Ground line, 6, 7 Power line, 10, 13 Voltage sensor, 11, 27 Current sensor, 12, 78 Temperature sensor, 15 Converter, 20, 30 Inverter, 28 Rotation angle sensor, 50 Control unit (ECU), 52 ROM , 70 Accelerator pedal, 71 Brake pedal, 73 Accelerator opening sensor, 74 Brake pedal depression sensor, 75 Vehicle speed sensor, 100 Hybrid vehicle, 110 Engine, 112 Coolant temperature sensor, 120 Power split mechanism, 125 Output shaft, 130 Reducer 140 drive shaft, 150 wheels, 210 required power calculation unit, 220 total power control unit, 250 brake coordination control unit, 280 engine ECU, 301 MG1 control unit, 302 MG2 control unit, 400 temperature change limiting unit, 405 detection unit, 410 Δ Management unit, 420 Reference distribution storage unit, 430 Comparison unit, 440,450 Limit setting unit, 500 Reference distribution (ΔT), 510 Actual distribution (ΔT), ACC accelerator opening, B main battery, BRK brake operation amount, C0, C1 smoothing capacitor, D1, D2 antiparallel diode, FP load flag, I1, P1, T1 threshold, Ib battery current, Ib (lim) upper limit current (battery current), Imax upper limit current, Isw element current, L reactor, MCRT ( 1), MCRT (2) Motor current, MG1, MG2 Motor generator, N1, N2 Neutral point, Neg engine speed, Negr engine target speed, Nmt speed, PR evaluation parameter, Peg engine power, Plim limit value, Pmg1, Pmg1 Motor power, Prb Regenerative brake value, Prbr Regenerative brake required value, Prq Vehicle required power, Q1, Q2 Power semiconductor switching element, SCNV, SINV1, SINV2 Switching control signal, T (lim) Charging / discharging time, Ta average temperature (reference distribution), Tar Atmospheric temperature (switching element), Tb battery temperature, Tmax upper limit temperature, Tqcom torque command value, Tsw element temperature, Tup horizontal axis, Tup temperature rise, Twt cooling water temperature, U1, U2, V1, V2, W1, W2 Coil winding, VH DC voltage, Vb battery voltage, Vs vehicle speed, Win input power upper limit value, Win (lim) limit value (input power upper limit value), Wout output power upper limit value, Wout (lim) limit value (output power upper limit value) Value), fsw (lim) on switching frequency Value.

Claims (14)

車両駆動力を発生するための電動機を搭載した電動車両であって、
前記電動機に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置と、
スイッチング素子のオンオフ制御によって前記電動機および前記蓄電装置の間で電力変換を実行するように構成された電力変換器と、
前記電力変換を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記スイッチング素子の温度が上昇するような前記蓄電装置の充放電を生じさせる負荷動作の発生を検出するための検出部と、
各前記負荷動作における前記スイッチング素子の温度変化量に応じて、前記スイッチング素子の通過電流を抑制するための前記電力変換における制限値を設定するための制限設定部とを含む、電動車両。
An electric vehicle equipped with an electric motor for generating vehicle driving force,
A power storage device for storing electric power input / output to / from the electric motor;
A power converter configured to perform power conversion between the electric motor and the power storage device by on / off control of a switching element;
A control device for controlling the power conversion,
The controller is
A detection unit for detecting occurrence of a load operation that causes charging and discharging of the power storage device such that the temperature of the switching element rises;
An electric vehicle comprising: a limit setting unit for setting a limit value in the power conversion for suppressing a passing current of the switching element according to a temperature change amount of the switching element in each load operation.
前記制御装置は、
前記温度変化量についての予め定められた基準分布を記憶するための記憶部と、
前記負荷動作が検出される毎に、当該負荷動作における前記温度変化量の実績を累積的に記憶するための実績管理部と、
前記実績管理部に累積された前記温度変化量の実績分布と、前記記憶部に記憶された前記基準分布とを比較するための比較部とをさらに含み、
前記制限設定部は、前記比較部による比較結果に基づいて、前記制限値を設定する、請求項1記載の電動車両。
The controller is
A storage unit for storing a predetermined reference distribution for the temperature change amount;
Each time the load operation is detected, a result management unit for cumulatively storing the results of the temperature change amount in the load operation;
A comparison unit for comparing the actual distribution of the temperature change amount accumulated in the actual management unit and the reference distribution stored in the storage unit;
The electric vehicle according to claim 1, wherein the limit setting unit sets the limit value based on a comparison result by the comparison unit.
前記比較部は、前記基準分布および前記実績分布の比較に従って前記基準分布に対する前記実績分布の高温側の外れ度合いを定量的に示すパラメータ値を算出し、
前記制限設定部は、前記パラメータ値の上昇に応じて前記制限値をデフォルト値から低下させるように、前記制限値を設定する、請求項2記載の電動車両。
The comparison unit calculates a parameter value that quantitatively indicates a degree of deviation of the actual distribution with respect to the reference distribution on the high temperature side according to the comparison of the reference distribution and the actual distribution,
The electric vehicle according to claim 2, wherein the limit setting unit sets the limit value so as to decrease the limit value from a default value in accordance with an increase in the parameter value.
前記制限設定部は、前記制限値をデフォルト値から低下させているときに、前記パラメータ値が所定値まで低下すると、前記制限値を前記デフォルト値に復帰させる、請求項3記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 3, wherein the limit setting unit returns the limit value to the default value when the parameter value decreases to a predetermined value when the limit value is decreased from the default value. 前記制限値は、前記蓄電装置の電流上限値と、前記蓄電装置の出力電力上限値の制限値との少なくとも一方を含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載の電動車両。   The electric vehicle according to any one of claims 2 to 4, wherein the limit value includes at least one of a current upper limit value of the power storage device and a limit value of an output power upper limit value of the power storage device. 前記比較部は、前記電動車両が一定距離を走行する毎に、前記基準分布および前記実績分布を比較する、請求項2〜4のいずれか1項に記載の電動車両。   The electric vehicle according to any one of claims 2 to 4, wherein the comparison unit compares the reference distribution and the actual distribution every time the electric vehicle travels a certain distance. 前記比較部は、所定の一定期間が経過する毎に、前記基準分布および前記実績分布を比較する、請求項2〜4のいずれか1項に記載の電動車両。   The electric vehicle according to any one of claims 2 to 4, wherein the comparison unit compares the reference distribution and the performance distribution every time a predetermined period of time elapses. 前記制限設定部は、前記負荷動作の発生時に、前記負荷動作の開始時からの前記スイッチング素子の温度上昇量に応じて前記制限値を設定する、請求項1記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 1, wherein the limit setting unit sets the limit value in accordance with a temperature increase amount of the switching element from the start of the load operation when the load operation occurs. 前記制限設定部は、前記温度上昇量が閾値よりも高いときに、前記制限値をデフォルト値から低下させるように前記制限値を設定し、
前記閾値は、前記温度変化量についての予め定められた基準分布における平均温度よりも高い、請求項8記載の電動車両。
The limit setting unit sets the limit value to decrease the limit value from a default value when the temperature increase amount is higher than a threshold value,
The electric vehicle according to claim 8, wherein the threshold value is higher than an average temperature in a predetermined reference distribution for the temperature change amount.
前記制限値は、前記蓄電装置の電流上限値と、前記蓄電装置の充放電制限時間との少なくとも一方を含む、請求項8または9に記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 8 or 9, wherein the limit value includes at least one of a current upper limit value of the power storage device and a charge / discharge limit time of the power storage device. 前記制限設定部は、前記負荷動作の発生時には、前記スイッチング素子の通過電流に対応する電流データに応じて前記制限値を設定する、請求項1記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 1, wherein the limit setting unit sets the limit value according to current data corresponding to a passing current of the switching element when the load operation occurs. 前記制限設定部は、前記電流データが閾値よりも高いときに、前記制限値をデフォルト値から低下させるように前記制限値を設定し、
前記閾値は、前記温度変化量についての予め定められた基準分布に基づいて設定される、請求項11記載の電動車両。
The limit setting unit sets the limit value to lower the limit value from a default value when the current data is higher than a threshold value,
The electric vehicle according to claim 11, wherein the threshold is set based on a predetermined reference distribution for the temperature change amount.
前記制限値は、前記電力変換器における前記スイッチング素子のスイッチング周波数上限値を含む、請求項11または12に記載の電動車両。   The electric vehicle according to claim 11 or 12, wherein the limit value includes a switching frequency upper limit value of the switching element in the power converter. 前記制限設定部は、前記スイッチング素子の冷却能力を示す温度データをさらに反映して、前記冷却能力が高いときには前記冷却能力が低いときよりも制限が緩和されるように、前記制限値を設定する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の電動車両。   The limit setting unit further reflects the temperature data indicating the cooling capacity of the switching element, and sets the limit value so that the limit is relaxed when the cooling capacity is high than when the cooling capacity is low. The electric vehicle according to any one of claims 1 to 13.
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