JP2014045557A - 電動負荷の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動負荷の作動が急激に制限されたり、昇圧器に流す電流を過剰に制限することを抑制しつつ、該昇圧器が過剰に高温になるのを適切に防止する。
【解決手段】昇圧器１２の温度を上限温度以下の温度に抑制するための昇圧器電流上限値を、昇圧器１２を冷却する冷媒の温度の検出値と昇圧器１２の出力電圧の目標値とに応じて決定する昇圧器電流上限値決定手段４１を備える。昇圧器電流上限値は、冷媒の温度が高いほど、また、昇圧器の出力電圧が高いほど、小さくなるように決定される。昇圧器１２の実際の通電電流が昇圧器電流上限値以下になるように制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機等の電動負荷の駆動装置に関する。

蓄電装置から出力される直流電力を、適宜、昇圧器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）により昇圧し、該昇圧器の出力電力を、電動機等の電動負荷に供給することで、該電動負荷を駆動するシステムが従来より知られている。

この種のシステムでは、昇圧器が過剰に高温になって、該昇圧器の構成素子（スイッチング素子等）の損傷が発生するのを防止するために、昇圧器の温度の検出値が所定の上限温度を超えると、昇圧器から電動負荷に供給する電力を強制的に制限することで、昇圧器に流す電流を制限するようにしたものが従来より一般に知られている。

また、例えば特許文献１には、昇圧器を冷却水等の冷媒により冷却すると共に、昇圧器に流す電流の検出値が、冷媒の温度に応じて設定した閾値と、蓄電装置の保護用の閾値とのうちの小さい方の閾値を超えた場合に、昇圧器に流す電流を制限する技術が記載されている。

特開２０１１−２５０５１１号公報

ところで、昇圧器の温度は、該昇圧器の通電電流が比較的大きい場合に、発熱により急速に上昇しやすい。このため、昇圧器の温度の検出値が所定の上限温度を超えたときに、昇圧器の通電電流を制限する技術では、該通電電流を速やかに大きく制限せざるを得ない。このため、電動負荷の作動が急激に変化しやすいという不都合がある。また、昇圧器の温度が十分に低下するまでに、ある程度時間がかかるため、電動負荷の作動が過剰に制限されてしまいやすいという不都合がある。

また、本願発明者の種々様々の実験、検討によれば、昇圧器の温度は、該昇圧器の出力電圧に対する依存性を有し、該昇圧器を冷却する冷媒の温度が一定であっても、昇圧器の出力電圧が大きいほど、昇圧器の温度が高くなる傾向がある。

しかるに、特許文献１に見られる従来の技術では、昇圧器の温度に対する昇圧器の出力電圧の影響が考慮されていない。

このため、特許文献１に見られる従来の技術では、昇圧器の出力電圧が比較的大きい場合に、昇圧器の温度が過剰に高温になったり、あるいは、昇圧器の出力電圧が比較的小さい場合に、昇圧器に流す電流、ひいては、電動負荷に供給し得る電力が必要以上に制限されてしまうという不都合を生じる恐れがあった。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、電動負荷の作動が急激に制限されたり、昇圧器に流す電流を過剰に制限することを抑制しつつ、該昇圧器が過剰に高温になるのを適切に防止することができる電動負荷の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の電動負荷の駆動装置は、上記の目的を達成するために、入力される直流電力を昇圧して出力可能な昇圧器を備え、該昇圧器の出力電力を電動負荷に供給することにより該電動負荷を駆動する駆動装置であって、
前記昇圧器を冷媒により冷却する冷却装置と、
前記昇圧器の温度を所定の上限温度以下の温度に抑制するための該昇圧器の通電電流の許容上限値である昇圧器電流上限値を、前記冷媒の温度の検出値と前記昇圧器の作動を制御するために用いる該昇圧器の出力電圧の目標値とに応じて決定するように構成された昇圧器電流上限値決定手段と、
前記昇圧器の実際の通電電流が前記決定された昇圧器電流上限値以下になるように、該昇圧器の出力電力を制御するように構成された昇圧器出力制御手段とを備え、
前記昇圧器電流上限値決定手段は、前記冷媒の温度が高いほど、前記昇圧器電流上限値を小さくし、且つ、前記昇圧器の出力電圧が高いほど、前記昇圧器電流上限値を小さくするように該昇圧器電流上限値を決定するように構成されていることを特徴とする（第１発明）。

かかる第１発明によれば、前記昇圧器電流上限値決定手段によって、前記冷媒の温度の検出値と前記昇圧器の出力電圧の目標値とに応じて昇圧器電流上限値が決定される。

このとき、前記冷媒の温度が高いほど、前記昇圧器電流上限値を小さくし、且つ、前記昇圧器の出力電圧が高いほど、前記昇圧器電流上限値を小さくするように該昇圧器電流上限値が決定される。

ここで、前記冷媒の温度、昇圧器の出力電圧、及び昇圧器の通電電流は、昇圧器の温度と高い相関性を有し、昇圧器の温度は、冷媒の温度、昇圧器の出力電圧、及び昇圧器の通電電流に依存した温度に収束する傾向がある。この場合、昇圧器の温度の収束値は、冷媒の温度が高いほど、また、昇圧器の出力電圧が高いほど、また、昇圧器の通電電流が大きいほど、高くなる傾向がある。

このため、上記のように昇圧器電流上限値を決定することで、昇圧器の将来の温度が前記上限温度を超えないようにすることを可能とする昇圧器電流上限値を事前に決定できることとなる。

そして、前記昇圧器出力制御手段は、前記昇圧器の実際の通電電流が上記昇圧器電流上限値以下になるように、該昇圧器の出力電力を制御する。昇圧器の実際の温度が上限温度を超える前の段階で、昇圧器電流上限値に応じて昇圧器の出力電力を滑らかに制限するようにすることができる。また、この場合、昇圧器の実際の温度が上限温度を超える前の状況であるので、昇圧器の出力電力の制限、ひいては、昇圧器の通電電流の制限を極力少なくすることができる。

よって、第１発明によれば、電動負荷の作動が急激に制限されたり、昇圧器に流す電流を過剰に制限することを抑制しつつ、該昇圧器が過剰に高温になるのを適切に防止することができる。

なお、前記第１発明では、前記昇圧器の出力電圧の目標値は、任意に設定されたものでよい。例えば前記電動負荷の作動状態に応じて、該目標値が設定される。

上記第１発明では、前記昇圧器電流上限値決定手段は、前記冷媒の温度の検出値と前記昇圧器の出力電圧の目標値とから前記昇圧器電流上限値を決定するためのあらかじめ作成されたマップを有しており、該マップは、前記冷媒の温度の値及び前記昇圧器の出力電圧の値から該マップにより求められる昇圧器電流上限値に前記昇圧器の通電電流が一致すると仮定して、該昇圧器電流上限値と、該冷媒の温度の値及び前記昇圧器の出力電圧の値とに応じて推定される前記昇圧器の温度の収束値が、前記所定の上限温度以下になるように設定されていることが好ましい（第２発明）。

この第２発明によれば、前記マップが、上記の如く設定されているので、昇圧器の将来の温度たる前記収束値が前記上限温度を超えないようにする昇圧器電流上限値を、該マップを用いて高い信頼性で決定できる。

また、該マップにおける昇圧器電流上限値が、推定される前記昇圧器の温度の収束値に応じて設定されるので、昇圧器の温度の収束値の推定値が前記所定の上限温度に一致するか、又はそれに極力近い値となるように昇圧器電流上限値を決定できる。このため、昇圧器の通電電流の制限を必要最低限に留めることができる。

また、前記第１発明又は第２発明では、前記昇圧器電流上限値決定手段は、前記昇圧器の温度の検出値が前記所定の上限温度以下である場合に、前記昇圧器電流上限値を、前記冷媒の温度の検出値と前記昇圧器の出力電圧の目標値とに応じて決定し、前記昇圧器の温度の検出値が前記所定の上限温度を超えた場合には、前記昇圧器電流上限値を、前記昇圧器の実際の温度が前記所定の上限温度以下の温度に低下するようにあらかじめ定められた所定値以下の値に決定するように構成されていることが好ましい（第３発明）。

これによれば、なんらかの原因で、前記昇圧器の温度の検出値が前記所定の上限温度を超えた場合には、前記昇圧器電流上限値を、前記所定値以下の値に決定するので、前記昇圧器の実際の温度を、前記所定の上限温度以下の温度に低下させることができる。

本発明の一実施形態の駆動装置を備えるシステムの構成を示す図。 図１に示すインバータ回路の回路構成を示す図。 図１に示す昇圧器電流上限値決定部の処理を示すフローチャート。 図３のフローチャートのＳＴＥＰ１で用いるマップを示すグラフ。 図３のフローチャートのＳＴＥＰ２で用いるマップを示すグラフ。 実施形態の駆動装置の作動の例を示すタイミングチャート。 比較例における駆動装置の作動の例を示すタイミングチャート。

本発明の一実施形態を図１〜図７を参照して以下に説明する。

図１を参照して、本実施形態の電動負荷の駆動装置１は、電動負荷の一例としての電動機２を駆動する装置であり、車両Ａに搭載されている。

車両Ａは、例えば電動車両又はハイブリッド車両である。車両Ａには、駆動装置１及び電動機２の他、発電機３と、該発電機３を駆動するエンジン４とが搭載されている。

電動機２は、車両Ａの走行用の動力源であり、例えば三相のＤＣブラシレスモータ（同期機）により構成されている。そして、電動機２は、変速機等により構成される動力伝達機構５を介して車両Ａの駆動輪６を回転駆動する。

発電機３は、エンジン４により駆動されることで、電動機２を駆動する電力又は後述する蓄電器１１を充電する電力を発電するものであり、電動機２と同様に、例えば三相のＤＣブラシレスモータ（同期機）により構成されている。

エンジン４は、内燃機関により構成され、発電機３のロータ（図示しない）を回転駆動することで、該発電機３の発電を行なわせる。なお、エンジン４から発電機３への動力伝達は、減速機等の動力伝達機構を介して行うようにしてもよい。また、例えばエンジン４をクラッチを介して駆動輪６に接続することで、必要に応じて適宜、エンジン４を走行用の動力源として使用するようにしてもよい。

駆動装置１は、リチウムイオン電池等の二次電池により構成される蓄電器１１と、蓄電器１１から直流電力が入力され、その入力された直流電力を昇圧して出力可能な昇圧器１２と、昇圧器１２の入力側（一次側）の正極１２ａ及び負極１２ｂ間に接続された平滑用コンデンサ１３と、昇圧器１２の出力側（二次側）の正極１２ｃ及び負極１２ｄ間に接続された平滑用コンデンサ１４と、昇圧器１２の出力側から電動機２への電力供給を行なうインバータ回路１５と、発電機３から昇圧器１２の出力側への電力供給を行なうインバータ回路１６と、昇圧器１２及びインバータ回路１５，１６を冷却する冷却装置１７とを備える。

昇圧器１２は、リアクトル（コイル）２１と、２つのスイッチング素子２２，２３と、２つのダイオード２４，２５とを備え、スイッチング素子２２，２３に各々、ダイオード２４，２５が並列に接続されている。そして、スイッチング素子２２及びダイオード２４の並列回路と、スイッチング素子２３及びダイオード２５の並列回路とが、昇圧器１２の出力側の正極１２ｃと負極１２ｄとの間に直列に接続されている。

スイッチング素子２２，２３は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子により構成されている。そして、スイッチング素子２２，２３及びダイオード２４，２５は、それらを一体化したチップ１２ｅ（以降、昇圧チップ１２ｅという）として構成されている。

リアクトル２１は、その一端が、スイッチング素子２２及びダイオード２４の並列回路と、スイッチング素子２３及びダイオード２５の並列回路との間の箇所に接続され、他端が、昇圧器１２の入力側の正極１２ａに導通されている。そして、昇圧器１２の入力側の負極１２ｂは、昇圧器１２の出力側の負極１２ｄに導通されている。

上記のように構成された昇圧器１２は、スイッチング素子２２，２３が交互にＯＮ状態になる（換言すれば、交互にＯＦＦ状態になる）ように、スイッチング素子２２，２３のそれぞれのＯＮ及びＯＦＦを一定周期で行なせることで、蓄電器１１から入力される直流電力を昇圧して出力する。

この場合、スイッチング素子２２，２３のＯＮ、ＯＦＦの１周期におけるＯＮ時間のデューティ（ＯＮ状態となる時間の、１周期の時間に対する割合）を変化させることで、昇圧率（昇圧器１２の入力側の電圧に対する出力側の電圧の比率）が変化する。

より詳しくは、昇圧器１２の昇圧率は、スイッチング素子２２のＯＮ時間のデューティの逆数値、又はスイッチング素子２３のＯＮ時間のデューティに比例するように変化する。

従って、スイッチング素子２２のＯＮ時間のデューティを小さくすると共にスイッチング素子２３のＯＮ時間のデューティを大きくすることで、昇圧器１２の昇圧率が増加する。また、スイッチング素子２２のＯＮ時間のデューティを大きくすると共にスイッチング素子２３のＯＮ時間のデューティを小さくすることで、昇圧器１２の昇圧率が減少する。

なお、スイッチング素子２２，２３をそれぞれＯＮ状態、ＯＦＦ状態に維持した場合（スイッチング素子２２，２３のそれぞれのＯＮ時間のデューティを１００％、０％にし場合）には、上記昇圧率は“１”となる。この場合には、昇圧器１２の入力側の電圧と出力側の電圧とが同じになる。

また、昇圧器１２は、その入力側と出力側との間で双方向に直流電力の伝達が可能である。昇圧器１２の出力側から入力側への直流電力の伝達が行われるときには、出力側に付与される直流電力が上記昇圧率の逆数の比率で降圧されて入力側に伝達される。これにより、昇圧器１２の出力側から昇圧器１２を介して蓄電器１１の充電を行なうことも可能となっている。

インバータ回路１５，１６は、いずれも同じ構成の公知の電力変換回路である。具体的には、図２に示すように、インバータ回路１５，１６は、それぞれ、前記昇圧器１２のリアクトル２１を除いた回路部分（スイッチング素子２２，２３及びダイオード２４，２５からなる回路）と同様の構成の回路（アーム）２６を３相分、備えており、これらの３相分の回路２６，２６，２６を並列に接続して構成されている。

この場合、インバータ回路１５は、その各スイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦをＰＷＭ方式等により制御することで、昇圧器１２から出力される直流電力又はインバータ回路１６から出力される直流電力を交流電力に変換して電動機２の電機子巻線（図示省略）に供給する。

また、インバータ回路１６は、その各スイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦをＰＷＭ方式等により制御することで、発電機３から出力される交流の発電電力を直流電力に変換して、昇圧器１２の出力側とインバータ回路１５とに供給する。

冷却装置１７は、その内部に冷媒（例えば冷却水）を流通させるように構成されている。そして、昇圧器１２及びインバータ回路１５，１６は、それぞれの発生熱を冷却装置１７に伝熱するように、該冷却装置１７に装着されている。なお、冷媒としては、冷却水以外に例えば不凍液等を使用してもよい。

駆動装置１は、以上説明した構成の他、昇圧器１２、電動機２及び発電機３等の動作制御を行なう制御装置３１と、複数のセンサとを備えている。

本実施形態では、駆動装置１は、主なセンサとして、昇圧器１２の入力側の電圧Ｖ1（以降、一次電圧Ｖ1という）を検出する電圧センサ３２と、昇圧器１２の主要な発熱部分としてのスイッチング素子２２，２３の配置部分の温度Ｔc（以降、昇圧器温度Ｔcという）を検出する温度センサ３３と、冷却装置１７で流通する冷媒の温度Ｔw（以降、冷媒温度Ｔwという）を検出する温度センサ３４とを含む。

電圧センサ３２は、昇圧器１２の入力側の正極１２ａ及び負極１２ｂの間に接続されている。また、温度センサ３３は、昇圧器１２の昇圧チップ１２ｅに装着され、あるいは、該昇圧チップ１２ｅに一体に組み込まれている。また、温度センサ３４は、冷却装置１７に装着されている。

制御装置３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成されている。この制御装置３１には、上記の各センサ３２，３３，３４の検出信号が入力される。そして、制御装置３１は、入力される検出信号等を用いて、プログラム処理を実行することで、昇圧器１２の作動（スイッチング素子２２，２３のＯＮ、ＯＦＦ）を制御する機能と、電動機２の作動をインバータ回路１５を介して制御する機能と、発電機３の作動をインバータ回路１６を介して制御する機能とを有する。

この場合、制御装置３１は、昇圧器１２の作動制御に関する機能として、昇圧器１２の通電電流の許容上限値である昇圧器電流上限値を逐次決定する昇圧器電流上限値決定部４１と、昇圧器１２の実際の通電電流が昇圧器電流上限値以下になるように昇圧器１２の出力電力（ひいては、昇圧器１２からインバータ回路１５を介して電動機２に供給される電力）を適宜制限しつつ、該昇圧器１２の出力電力を制御する昇圧器出力制御部４２とを備える。

昇圧器１２の上記通電電流は、より詳しくは、昇圧器１２のリアクトル２１に流れる電流を平均化した電流（スイッチング素子２２，２３のＯＮ、ＯＦＦに起因するリップル成分（交流成分）を含む高周波側の電流成分を除いた直流電流成分）を意味する。以降、この通電電流を昇圧器１２の一次電流Ｉ1という。

なお、上記昇圧器電流上限値決定部４１は、本発明における昇圧器電流上限値決定手段に相当し、昇圧器出力制御部４２は、本発明における昇圧器出力制御手段に相当する。

補足すると、制御装置３１は、相互に通信可能な複数の電子回路ユニットにより構成されていてもよい。例えば、昇圧器１２の作動を制御するための電子回路ユニットと、電動機２の作動をインバータ回路１５を介して制御するための電子回路ユニットと、発電機３の作動をインバータ回路１６を介して制御するための電子回路ユニットとを各別に備え、それらの電子回路ユニットにより制御装置３１の全体を構成するようにしてもよい。

次に、実施形態の駆動装置１の作動を説明する。制御装置３１は、電動機２の運転時（電動機２により駆動輪６を回転駆動して車両Ａの走行を行なっている状態）において、昇圧器電流上限値決定部４１により、図３のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で実行する。

この処理では、昇圧器電流上限値決定部４１は、ＳＴＥＰ１において、昇圧器電流上限値Ｉ1_limの第１候補値Ｉ1_lim1を決定する。この第１候補値Ｉ1_lim1は、温度センサ３４による冷却装置１７の冷媒温度Ｔwの現在の検出値と、昇圧器１２の出力側の電圧Ｖ2（以降、二次電圧Ｖ2という）の目標値である二次電圧指令値Ｖ2_cmdの現在値とから、あらかじめ作成されたマップ（以降、第１マップという）によって決定される。

上記二次電圧指令値Ｖ2_cmdは、昇圧器１２の作動の制御（昇圧率の制御）のために、制御装置３１が逐次決定する指令値であり、インバータ回路１５の入力電圧の目標値及びインバータ回路１６の出力電圧の目標値としての意味を併せもつ。

この二次電圧指令値Ｖ2_cmdは、例えば、電動機２の目標トルク（出力トルクの目標値）と該電動機２のロータの回転速度の検出値とから、あらかじめ設定されたマップ等により決定される。この場合、電動機２の電機子巻線に発生する誘起電圧に抗して、目標トルクに対応する電流をインバータ回路１５から該電機子巻線に通電させるために、二次電圧指令値Ｖ2_cmdは、基本的には、電動機２のロータの回転速度が大きいほど、また、目標トルクが大きいほど、大きな値の指令値になるように決定される。

なお、電動機２の運転と併せて発電機３の運転を行って、昇圧器１２の出力電力と共に、発電機３の発電電力（発電機３の発電運転時にインバータ回路１６から出力される直流電力）をインバータ回路１５を介して電動機２に供給するような場合には、発電機３の運転をできるだけ効率よく行うことができるように、二次電圧指令値Ｖ2_cmdを決定してもよい。

ＳＴＥＰ１の処理で用いる第１マップは、例えば図４のグラフで例示する如く設定されている。この第１マップは、冷媒温度Ｔw及び昇圧器１２の二次電圧Ｖ2の任意の値と、これらのＴw，Ｖ2の値から第１マップにより決定される第１候補値Ｉ1_lim1の値とから推定される昇圧器温度Ｔcの収束値Ｔcj（昇圧器１２の昇圧率等が一定に維持される定常状態での昇圧器温度Ｔc）が、昇圧器１２が過熱状態となるのを防止するためにあらかじめ定めた所定の上限温度Ｔc_lim以下となるようにあらかじめ作成されている。該上限温度Ｔc_limは、昇圧器１２の昇圧チップ１２ｅの耐熱温度の定格値よりも若干、低い温度である。

ここで、昇圧器温度Ｔcの収束値Ｔcjと、冷媒温度Ｔw、昇圧器１２の二次電圧Ｖ2、及び昇圧器１２の一次電流Ｉ1との間の関係に関して、一般に、次式（１）〜（５）が成立する。

Ｔcj＝Ｔw＋Ｐ_Loss×Ｒth ……（１）
ただし、
Ｐ_Loss＝(Ｉ1×Ｖcesat×Duty)＋((Ｅon＋Ｅoff)×Ｆsw×(Ｖ2／７００))
……（２）
Ｉ_L_bottom＝Ｉ1−Duty×(Ｖ1／(２×Ｆsw×Ｌ)) ……（３）
Ｉ_L_peak＝Ｉ1＋Duty×(Ｖ1／(２×Ｆsw×Ｌ)) ……（４）
Duty＝（Ｖ2−Ｖ1）／Ｖ2 ……（５）

式（１）におけるＰ_Loss（単位は［Ｗ］）は、式（２）により定義される如く、ＯＮ状態のスイッチング素子２２又は２３に電流が流れたときに発生するエネルギー損失としての導通損失（式（２）の右辺第１項）と、昇圧器１２のスイッチング素子２２，２３のＯＮ、ＯＦＦの切換時に発生するエネルギー損失としてのスイッチング損失（式（２）の右辺第２項）との総和のエネルギー損失（昇圧器１２の昇圧チップ１２ｅのトータルのエネルギー損失）、Ｒth（単位は［°Ｃ／Ｗ］）は、昇圧器１２の昇圧チップ１２ｅと冷却装置１７の冷媒との間の定常熱抵抗である。

また、式（２）のＶcesat（単位は［Ｖ］）は、ＯＮ状態のスイッチング素子２２又は２３に電流が流れたときに該スイッチング素子２２又は２３で発生する電圧降下、Dutyは、式（５）により定義される導通率（スイッチング素子２３のＯＮ時間のデューティ）である。

なお、Ｖ1、Ｖ2（単位は［Ｖ］）は、それぞれ、前記した通り、昇圧器１２の一次電圧、二次電圧である。

また、式（２）のＥon（単位は［Ｊ］）は、スイッチング素子２２又は２３が、ＯＦＦからＯＮに切換わるときのエネルギー損失、Ｅoff（単位は［Ｊ］）は、スイッチング素子２２又は２３が、ＯＮからＯＦＦに切換わるときのエネルギー損失、Ｆswは昇圧器１２のキャリア周波数（＝スイッチング素子２２，２３のＯＮ、ＯＦＦの周期の逆数値の周波数）である。

上記Ｅonは、リアクトル２１に流れる電流が前記式（３）により定義される電流値Ｉ_L_bottom（単位は［Ａ］）であると仮定して算出されるエネルギー損失、Ｅoffはリアクトル２１に流れる電流が前記式（４）により定義される電流値Ｉ_L_peak（単位は［Ａ］）であると仮定して算出されるエネルギー損失である。

上記Ｉ_L_bottom、Ｉ_L_peakは、それぞれ、リアクトル２１に流れる電流（一次電流Ｉ1にリップル成分を重畳した電流）の極小値、極大値を意味し、Ｉ_L_bottomとＩ_L_peakとの平均値（＝（Ｉ_L_bottom＋Ｉ_L_peak）／２）が一次電流Ｉ1となる。

なお、式（３），（４）におけるＬは、リアクトル２１のインダクタンスである。

本実施形態では、図４のグラフで示す第１マップは、上記式（１）〜（５）に基づいて作成されている。すなわち、前記式（１）の右辺により算出される昇圧器温度Ｔcの収束値Ｔcjが前記所定の上限温度Ｔc_lim以下となるように、Ｔw，Ｖ2の値の任意の組に対応する第１候補値Ｉ1_lim1が決定されている。

その決定の仕方の例を以下に説明する。Ｔw，Ｖ2の値の任意の組に対応する第１候補値Ｉ1_lim1を決定するとき、本実施形態では、例えば、前記（１）の右辺により算出されるＴcj値が、前記所定の上限温度Ｔc_limに一致するという条件を満たすようなＩ1の値が、第１候補値Ｉ1_lim1として決定される。

ここで、Ｉ1のある値が、上記の条件を満たすということは、そのＩ1の値を用いて前記式（３）、（４）によりそれぞれＩ_L_bottom、Ｉ_L_peakを算出することと、このＩ_L_bottom、Ｉ_L_peakの算出値に応じてそれぞれＥon、Ｅoffを算出することと、Ｖ2の値を用いて前記式（５）によりDutyを算出することと、これらのＥon、Ｅoff、Dutyの算出値とＶ2の値とＩ1の値とを用いて前記式（２）によりＰ_Lossを算出することと、このＰ_Lossの算出値とＴwの値とを用いて前記式（１）によりＴcjの値を算出することとを実行した場合に、Ｔcjの算出値が上限温度Ｔc_limに一致するということを意味する。

この場合、式（１）のＲthの値、式（２）のＶcesatの値、式（２），（３），（４）のＦswの値、式（３），（４）のＬの値は、あらかじ設定した固定値とされる。また、式（５）のＶ1の値は、蓄電器１１の標準的な出力電圧の値（固定値）とされる。

上記のようにＩ1_lim1の値（Ｔw、Ｖ2の値の各組に対応するＩ1_lim1の値）を決定する処理は、解析的な演算処理又は探索的な演算処理により行なうことができる。

以上のようにしてＴw、Ｖ2の値の任意の組に対応する第１候補値Ｉ1_lim1を決定することで、図４のグラフで示す第１マップが作成される。

なお、本実施形態では、第１マップにおけるＴw、Ｖ2の値と、これに対応する第１候補値Ｉ1_lim1（Ｉ1の値）とに応じて前記（１）の右辺により算出されるＴcjの値が、前記所定の上限温度Ｔc_limに一致するように、第１マップの第１候補値Ｉ1_lim1を設定したが、前記（１）の右辺により算出されるＴcjの値が、前記所定の上限温度Ｔc_limよりも若干低い温度になるように、第１マップの第１候補値Ｉ1_lim1を設定してもよい。

図３のＳＴＥＰ１では、上記のように作成された第１マップに基づいて、冷媒温度Ｔwの現在の検出値と、昇圧器１２の二次電圧指令値Ｖ2_cmdの現在値とから、昇圧器電流上限値Ｉ1_limの第１候補値Ｉ1_lim1が決定される。この場合、第１候補値Ｉ1_lim1は、Ｉ1_max以下の範囲内で、冷媒温度Ｔwの検出値が高いほど、また、二次電圧指令値Ｖ2_cmdが高いほど、小さくなるように決定される。

次に、昇圧器電流上限値決定部４１は、ＳＴＥＰ２において、昇圧器電流上限値Ｉ1_limの第２候補値Ｉ1_lim2を決定する。この第２候補値Ｉ1_lim2は、温度センサ３３による昇圧器温度Ｔcの現在の検出値から、あらかじめ作成されたマップ（以降、第２マップという）によって決定される。

この第２マップは、例えば図５に示す如く設定されている。この場合、第２マップは、昇圧器温度Ｔcの値が前記上限温度Ｔc_lim以下である場合には、第２候補値Ｉ1_lim2があらかじめ定められた大所定値Ｉ1_lim2_Hとなり、昇圧器温度Ｔcの値が上限温度Ｔc_limよりも高くなると、第２候補値Ｉ1_lim2がＩ1_lim2_Hよりも小さい値であらかじめ定められた小所定値Ｉ1_lim2_Lとなるように設定されている。

この場合、上記大所定値Ｉ1_lim2_Hは、図４の第１マップにより決定される第１候補値Ｉ1_lim1以上の値（例えば最大値Ｉ1_max）に設定されている。また、小所定値Ｉ1_lim2_Lは、昇圧器温度Ｔcの実際の値が上限温度Ｔc_limを超えた状態で、Ｉ1_lim2_Lと同じ値の一次電流Ｉ1を昇圧器１２に通電した場合に、昇圧器温度ＴcがＴc_lim以下の温度まで低下するように、大所定値Ｉ1_lim2_hよりも十分に小さい値に設定されている。このような小所定値Ｉ1_lim2_Lは、例えば実験もしくはシミュレーションに基づいて設定されている。

ＳＴＥＰ２では、上記の如く作成されている第２マップにより第２候補値Ｉ1_lim2が決定される。これにより、昇圧器温度Ｔcの現在の検出値≦Ｔc_limである場合には、第２候補値Ｉ1_lim2として、大所定値Ｉ1_lim2_Hが決定される。また、昇圧器温度Ｔcの現在の検出値＞Ｔc_limである場合には、第２候補値Ｉ1_lim2として、小所定値Ｉ1_lim2_Lが決定される。

なお、ＳＴＥＰ２では、第２候補値Ｉ1_lim2をマップを用いずに決定するようにしてもよい。

次に、昇圧器電流上限値決定部４１は、ＳＴＥＰ３において、昇圧器電流上限値Ｉ1_limを決定する。この場合、ＳＴＥＰ１で決定した第１候補値Ｉ1_lim1とＳＴＥＰ２で決定した第２候補値Ｉ1_lim2とのうちの小さい方の値が、昇圧器電流上限値Ｉ1_limとして決定される。

第２候補値Ｉ1_lim2が前記した如く決定されるので、昇圧器温度Ｔcの現在の検出値≦Ｔc_limである場合には、第１候補値Ｉ1_lim1が昇圧器電流上限値Ｉ1_limとして決定される。また、昇圧器温度Ｔcの現在の検出値＞Ｔc_limである場合には、第２候補値Ｉ1_lim2又はそれよりも小さい値の第１候補値Ｉ1_lim1が昇圧器電流上限値Ｉ1_limとして決定される。

次に、昇圧器電流上限値決定部４１は、ＳＴＥＰ４において、昇圧器１２の出力電力の許容上限値である昇圧器出力電力上限値Ｐ_limを決定する。この場合、昇圧器出力電力上限値Ｐ_limは、前記電圧センサ３２による昇圧器１２の一次電圧Ｖ1の現在の検出値と、ＳＴＥＰ３で決定された昇圧器電流上限値Ｉ1_limとを乗算することによって、算出される。

以上が、昇圧器電流上限値決定部４１の処理である。

次に、昇圧器出力制御部４２の処理が実行される。昇圧器出力制御部４２は、前記電圧センサ３２による昇圧器１２の一次電圧Ｖ1の現在の検出値と、現在の二次電圧指令値Ｖ2_cmdとから規定される昇圧率（＝Ｖ2_cmd／Ｖ1）に応じてスイッチング素子２２，２３のＯＮ、ＯＦＦのデューティを決定し、その決定したデューティに従ってスイッチング素子２２，２３のＯＮ、ＯＦＦを制御する。

また、昇圧器出力制御部４２は、電動機２の出力を昇圧器出力電力上限値Ｐ_limにより適宜制限しつつ、電動機２の出力トルクを制御する。

具体的には、例えば車両Ａの図示しないアクセルペダルの操作量（踏み込み量）に応じて電動機２の出力トルクの要求値が設定される。さらに、電動機２の出力トルクの要求値と、電動機２のロータの回転速度の検出値とから、電動機２の出力トルクの要求値を実現するために必要な電力である電力要求値が所定の演算式又はマップにより決定される。

この電力要求値が昇圧器出力電力上限値Ｐ_lim以下である場合には、出力トルクの要求値がそのまま電動機２の目標トルクとして決定され、該目標トルクに応じて電動機２の電機子巻線への通電がインバータ回路１５を介して行なわれる。

また、電動機２の電力要求値が昇圧器出力電力上限値Ｐ_limよりも大きい場合には、昇圧器１２の出力電力がＰ_lim（もしくはそれよりも若干小さい値）になるように、電動機２の目標トルクが要求値よりも小さい値に制限される。そして、その目標トルクに応じて電動機２の電機子巻線への通電がインバータ回路１５を介して行なわれる。

これにより、昇圧器１２の実際の出力電力が、昇圧器出力電力上限値Ｐ_lim以下に保たれるように、ひいては、昇圧器１２の実際の通電電流（一次電流Ｉ1）が昇圧器電流上限値Ｉ1_lim以下に保たれるように、電動機２の出力トルクが制御される。

なお、電動機２の運転と併せて発電機３の運転を行う場合には、インバータ回路１６から出力される発電機３の発電電力を、電動機２の電力要求値から差し引いた値が、昇圧器出力電力上限値Ｐ_liｍを超えた場合に、電動機２の目標トルクを要求値よりも小さい値に制限するようにしてもよい。

昇圧器出力制御部４２の処理は、以上の如く行なわれる。

以上説明した本実施形態によれば、基本的には、前記昇圧器電流上限値Ｉ1_limによって、昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えることがないように昇圧器１２の出力電力、ひいては、昇圧器１２の通電電流（一次電流Ｉ1）が適宜制限されつつ、昇圧器１２の出力電力が制御される。

この場合、実際の昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えていない状態（Ｔcの現在の検出値≦Ｔc_limである状態）では、前記第１マップにより決定された第１候補値Ｉ1_lim1が、昇圧器電流上限値Ｉ1_limとして決定される。

そして、電動機２の電力要求値が増加して、該電力要求値が昇圧器電流上限値Ｉ1_limに応じて決定される昇圧器出力電力上限値Ｐ_limを超えると、昇圧器１２の出力電力がＰ_lim（もしくはそれよりも若干小さい値）になるように、電動機２の目標トルクが要求値よりも小さい値に制限される。

これにより、昇圧器１２の実際の通電電流（一次電流Ｉ1）が昇圧器電流上限値Ｉ1_limにほぼ一致する電流（もしくはそれよりも若干小さい電流）に保たれるようになる。

このため、実際の昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えていない状態で、昇圧器１２の出力電力を強制的に急激に減少させるような制限処理を行なうことなく、実際の昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_lim以下に収まる状態を保つようにすることができる。

これにより、昇圧器１２が過剰に高温になるのを防止することができる。また、実際の昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えていない状態では、昇圧器１２の出力電力を強制的に急激に減少させるような制限処理を行なうことがないので、電動機２の出力トルクの急激な変動が生じないようにすることができる。

また、なんらかの原因によって、昇圧器温度Ｔcの検出値が上限温度Ｔc_limを超えてしまった場合には、昇圧器電流上限値Ｉ1_limは、前記第２マップにより決定される第２候補値Ｉ1_lim2（＝Ｉ1_lim2_L）以下の値に決定される。

そして、昇圧器１２の実際の通電電流（一次電流Ｉ1）がこの昇圧器電流上限値Ｉ1_limにほぼ一致する電流（もしくはそれよりも若干小さい電流）に保たれるように電動機２の電力要求値（ひいては、昇圧器１２の出力電力）が制限される。

これにより、昇圧器温度Ｔcを、上限温度Ｔc_lim以下の温度に復帰させることができる。

この場合、昇圧器１２の出力電力は、比較的急激に減少するように制限される場合があるものの、本実施形態では、実際の昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えていない状態での前記の制御処理によって、実際の昇圧器温度Ｔcは、基本的には、上限温度Ｔc_lim以下の温度に保たれる。このため、実際の昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えてしまうような状況は、極めて発生頻度の少ない状況である。

従って、本実施形態によれば、ほとんどの状況で、電動機２の出力トルクの急激な変動を生じないようにしつつ、昇圧器温度Ｔcが過剰に高温になるのを防止できる。

次に、本実施形態の駆動装置１の作動に関して、図６及び図７を参照してさらに説明する。

図６は、本実施形態の駆動装置１の作動を例示するタイミングチャートである。詳しくは、図６（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ昇圧器温度Ｔcの時間的変化、昇圧器１２の一次電流Ｉ1（通電電流）の時間的変化、昇圧器１２の二次電圧Ｖ2の時間的変化、冷媒温度Ｔwの時間的変化、車両Ａの加速度（進行方向の加速度）の時間的変化、車両Ａの速度（車速）の時間的変化を例示している。

また、図７は比較例のタイミングチャートである。この比較例は、前記実施形態と同様のシステム構成において、昇圧器電流上限値Ｉ1_limを用いずに、昇圧器温度Ｔcの検出値が、上限温度Ｔc_limを超えた場合に、昇圧器１２の一次電流Ｉ1を強制的に所定値（例えば前記小所定値Ｉ1_lim_Ｌ）に制限するようにしたものである。

そして、図７（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ昇圧器温度Ｔcの時間的変化、昇圧器１２の一次電流Ｉ1（通電電流）の時間的変化、昇圧器１２の二次電圧Ｖ2の時間的変化、冷媒温度Ｔwの時間的変化、車両Ａの加速度（進行方向の加速度）の時間的変化、車両Ａの速度（車速）の時間的変化を例示している。

図６（ａ），（ｂ）に見られるように、実施形態では、昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limに近づくと、昇圧器１２の一次電流Ｉ1（通電電流）が、前記第１マップに基づき決定される昇圧器電流上限値Ｉ1_limにほぼ一致する電流に保たれるように制限される。ひいては、昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_lim以下に保たれることとなる。

また、昇圧器１２の一次電流Ｉ1が上記の如く制限されることで、電動機２の出力トルクも制限されることとなるものの、該出力トルクが急激に減少してしまうような制限が行なわれることはない。このため、図６（ｅ）の破線部Ｃ１に示すように、車両Ａの加速度の変動が抑制される。このため、車両Ａの運転者に違和感を及ぼすのが防止される。

一方、比較例にあっては、図７（ａ），（ｂ）に見られるように、昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えるまでは、昇圧器１２の一次電流Ｉ1が制限されることはないものの、昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えると、昇圧器１２の一次電流Ｉ1が、減少するように制限される。

この場合、昇圧器温度Ｔcを速やかに上限温度Ｔc_lim以下の温度に低下させる必要があることから、昇圧器１２の一次電流Ｉ1を、速やかに減少させるように制限せざるを得ない。

このため、電動機２の出力トルクも、比較的急激に減少するように制限されることとなり、ひいては、図７（ｅ）の破線部Ｃ２で示すように、車両Ａの加速度が比較的急激に減少することとなる。このため、唐突に車両Ａの加速度が減少することとなり、車両Ａの運転者が違和感を感じることとなる。

以上のように本実施形態によれば、昇圧器１２の通電電流（一次電流Ｉ1）を急激に減少させたりすることなく、昇圧器温度Ｔcが上限温度Ｔc_limを超えるような過剰に高い温度になるのを防止できる。

なお、前記実施形態では、発電機３を有する車両Ａについて説明したが、車両Ａは、発電機３を備えないものであってもよい。また、前記実施形態では、電動機２を電動負荷とする駆動装置１について説明したが、本発明における電動負荷は、電動機２以外の電動アクチュエータ等であってもよい。

また、前記実施形態では、昇圧器電流上限値決定部４１にて昇圧器出力電力上限値Ｐ_limを決定するようにしたが、昇圧器出力電力上限値Ｐ_limを、昇圧器出力制御部４２で決定するようにしてもよい。

１…駆動装置、２…電動機（電動負荷）、１２…昇圧器、１７…冷却装置、４１…昇圧器電流上限値決定部（昇圧器電流上限値決定手段）、４２…昇圧器出力制御部（昇圧器出力制御手段）。

Claims (3)

1. 入力される直流電力を昇圧して出力可能な昇圧器を備え、該昇圧器の出力電力を電動負荷に供給することにより該電動負荷を駆動する駆動装置であって、
   前記昇圧器を冷媒により冷却する冷却装置と、
   前記昇圧器の温度を所定の上限温度以下の温度に抑制するための該昇圧器の通電電流の許容上限値である昇圧器電流上限値を、前記冷媒の温度の検出値と前記昇圧器の作動を制御するために用いる該昇圧器の出力電圧の目標値とに応じて決定するように構成された昇圧器電流上限値決定手段と、
   前記昇圧器の実際の通電電流が前記決定された昇圧器電流上限値以下になるように、該昇圧器の出力電力を制御するように構成された昇圧器出力制御手段とを備え、
   前記昇圧器電流上限値決定手段は、前記冷媒の温度が高いほど、前記昇圧器電流上限値を小さくし、且つ、前記昇圧器の出力電圧が高いほど、前記昇圧器電流上限値を小さくするように該昇圧器電流上限値を決定するように構成されていることを特徴とする電動負荷の駆動装置。
2. 請求項１記載の電動負荷の駆動装置において、
   前記昇圧器電流上限値決定手段は、前記冷媒の温度の検出値と前記昇圧器の出力電圧の目標値とから前記昇圧器電流上限値を決定するためのあらかじめ作成されたマップを有しており、該マップは、前記冷媒の温度の値及び前記昇圧器の出力電圧の値から該マップにより求められる昇圧器電流上限値に前記昇圧器の通電電流が一致すると仮定して、該昇圧器電流上限値と、該冷媒の温度の値及び前記昇圧器の出力電圧の値とに応じて推定される前記昇圧器の温度の収束値が、前記所定の上限温度以下になるように設定されていることを特徴とする電動負荷の駆動装置。
3. 請求項１又は２記載の電動負荷の駆動装置において、
   前記昇圧器電流上限値決定手段は、前記昇圧器の温度の検出値が前記所定の上限温度以下である場合に、前記昇圧器電流上限値を、前記冷媒の温度の検出値と前記昇圧器の出力電圧の目標値とに応じて決定し、前記昇圧器の温度の検出値が前記所定の上限温度を超えた場合には、前記昇圧器電流上限値を、前記昇圧器の実際の温度が前記所定の上限温度以下の温度に低下するようにあらかじめ定められた所定値以下の値に決定するように構成されていることを特徴とする電動負荷の駆動装置。

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