JP2018115869A - 寿命推定装置、及び車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】車輌に搭載されたインバータ装置の残存寿命をより高い精度で予測することを可能とする寿命推定装置を提供すること。
【解決手段】車輌Ａの駆動モータ３を制御するインバータ装置７に適用可能な寿命推定装置１０であって、前記インバータ装置７のスイッチング素子７ａの温度を検出する温度検出部１０ａと、前記駆動モータ３の負荷トルクに基づいて、前記駆動モータ３の稼働期間を判定する稼働期間判定部１０ｂと、前記駆動モータ３の稼働期間毎に、当該稼働期間中の前記スイッチング素子７ａの温度変化幅に基づいて、前記インバータ装置７の寿命消費量を算出する消費寿命算出部１０ｃと、累積した前記インバータ装置７の寿命消費量に基づいて、前記インバータ装置７の残存寿命を算出する残存寿命算出部１０ｄと、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、寿命推定装置、及び車輌に関する。

ハイブリット車輌や電気自動車においては、駆動モータと、バッテリと、当該駆動モータと当該バッテリとの間に接続されて電力変換を行うインバータ装置等が搭載されている。

インバータ装置を構成するスイッチング素子は、一般に、熱膨張係数の異なる種々の材料を使って組み立てられている。そのため、インバータ装置においては、駆動モータの稼働（駆動又は回生制動を表す。以下同じ）と停止の繰り返しにより、スイッチング素子と絶縁基板との半田接合部や、スイッチング素子に接続するワイヤボンディング部等の接合部分が熱膨張と熱収縮を繰り返し、これらの接合部分において金属疲労やクラックが進展し、スイッチング素子が破損に至ることが知られている。

そして、スイッチング素子が破損に至った場合には、インバータ装置が作動不良となることにより、突然、車輌が運転不能となる可能性がある。

このような背景から、スイッチング素子の残存寿命を監視して、当該残存寿命が尽きる前に、スイッチング素子を保守したり、スイッチング素子を取り替えること等が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１４−１７８２６４号公報

ところで、インバータ装置のスイッチング素子は、電路のオンオフを行うため、駆動モータに通流する駆動電流又は回生電流に応じて発熱量も変化する。

この点、インバータ装置を車輌に適用する場合、車輌は、走行中における負荷変動が大きいため、それに伴って、当該スイッチング素子の発熱量及び当該スイッチング素子の接合部の温度も上下動する。そのため、車輌においては、温度変化に伴う寿命消費量の算出が難しく、残存寿命の予測精度を向上させる要請がある。

本開示は、車輌に搭載されたインバータ装置の残存寿命をより高い精度で予測することを可能とする寿命推定装置、及び車輌を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、車輌の駆動モータを制御するインバータ装置に適用可能な寿命推定装置であって、前記インバータ装置のスイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、前記駆動モータの負荷トルクに基づいて、前記駆動モータの稼働期間を判定する稼働期間判定部と、前記駆動モータの稼働期間毎に、当該稼働期間中の前記スイッチング素子の温度変化幅に基づいて、前記インバータ装置の寿命消費量を算出する消費寿命算出部と、累積した前記インバータ装置の寿命消費量に基づいて、前記インバータ装置の残存寿命を算出する残存寿命算出部と、を備える、寿命推定装置である。

又、前述した課題を解決する主たる本開示は、上記寿命推定装置を備える、車輌である。

本開示に係る寿命推定装置によれば、インバータ装置の残存寿命をより高い精度で予測することができる。

第１の実施形態に係る車輌の構成の一例を示す図 第１の実施形態に係るインバータ装置のスイッチング素子の搭載状態の一例を示す図 第１の実施形態に係る車輌ＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート 第１の実施形態に係る駆動モータに対するトルク指令値の時間的変化を示す図 第１の実施形態に係るインバータ装置の温度の時間的変化を示す図 第１の実施形態に係るインバータ装置のパワーサイクルを示す図 第１の実施形態に係る延命モードの一例を示す図 第２の実施形態に係るインバータ装置が有する冷却装置の一例を示す図

（第１の実施形態）
［車輌の構成］
以下、図１、図２を参照して、本実施形態に係る車輌及び寿命推定装置の構成の一例について説明する。

図１は、本実施形態に係る車輌Ａの構成の一例を示す図である。

本実施形態に係る車輌Ａは、例えば、エンジン１、クラッチ２、駆動モータ３、トランスミッション４、デファレンシャルギヤ５、駆動輪６、インバータ装置７、バッテリ８、各種センサ９（９ａ、９ｂ）、車輌ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を備えるハイブリッド車輌である。尚、本実施形態に係る「車輌ＥＣＵ１０」が「寿命推定装置」に相当する。

本実施形態に係る車輌Ａは、動力伝達機構として、エンジン１、クラッチ２、駆動モータ３、トランスミッション４、デファレンシャルギヤ５及び駆動輪６が、この順で直列に接続された駆動系を有している。

本実施形態に係る車輌Ａは、エンジン１及び駆動モータ３を駆動源として走行する。そして、エンジン１や駆動モータ３が生成する動力は、トランスミッション４、デファレンシャルギヤ５を介して、駆動輪６に伝達されて、車輌Ａの駆動力となる。但し、当該車輌Ａの駆動系の構成は、一例であって、任意の構成であってよい。

駆動モータ３は、モータジェネレータであり、例えば、永久磁石式同期モータを含んで構成される。駆動モータ３は、駆動源として機能する際には、バッテリ８の電力を利用して駆動力を生成し、エンジン１から入力された駆動力に駆動モータ３による駆動力を付加して、トランスミッション４側へと出力するようになっている。駆動モータ３は、ジェネレータとして機能する際には、駆動輪６から伝達される動力を利用した回生制動により発電を行う。

駆動モータ３は、インバータ装置７を介してバッテリ８と電気的に接続されている。駆動モータ３が駆動源として機能するとき、駆動モータ３には、バッテリ８からの直流電力がインバータ装置７によって三相交流電力に変換されて供給される。又、駆動モータ３がジェネレータとして機能するとき、駆動モータ３が発電した三相交流電力は、インバータ装置７を介して直流電力に変換されてバッテリ８に充電される。換言すると、駆動モータ３は、インバータ装置７によって、駆動状態及び発電状態が制御される。

バッテリ８は、例えば、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ等のエネルギー源であって、インバータ装置７に対して、直流電力を供給する。又、バッテリ８には、インバータ装置７を介して、駆動モータ３が発電した回生電力が供給される。

インバータ装置７は、例えば、直流電力を三相交流電力に変換する三相ブリッジインバータ回路であり、バッテリ８から供給される直流電力を三相交流電力に変換して、駆動モータ３に対して出力する。又、インバータ装置７は、駆動モータ３で生成される回生電力を直流電力に変換してバッテリ１に送出する。

インバータ装置７は、インバータ回路を構成する複数のスイッチング素子、及びモータＥＣＵ（図示せず）を有している。そして、モータＥＣＵが複数のスイッチング素子それぞれに対してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力することで、駆動モータ３の動作が制御される。尚、本実施形態に係るモータＥＣＵは、車輌ＥＣＵ１０から制御信号に基づいて、通常モードと延命モードとで動作モードが可変に構成されている（詳細は後述）。

図２は、本実施形態に係るインバータ装置７のスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴチップ）７ａの搭載状態の一例を示す図である。

図２において、スイッチング素子７ａは、セラミック等の絶縁基板７ｅ上に搭載されている。そして、スイッチング素子７ａは、絶縁基板７ｅに形成された金属パターンと接合部７ｄで接続されるとともに、ワイヤボンディング部７ｂでダイオードチップ７ｃ等と接続されている。スイッチング素子７ａが発生する熱は、接合部７ｄ、絶縁基板７ｅ、当該絶縁基板７ｅに接続する接合部７ｆを介して、ヒートシンクたる金属部材７ｈに放熱される。

ワイヤボンディング部７ｂ、接合部７ｄ及び接合部７ｆ等は、例えば、半田や銀等の材料で構成される。そして、スイッチング素子７ａの発熱に伴って、これらの接合部分において熱膨張又は熱収縮が繰り返し発生し、金属疲労やクラックが進展する。

各種センサ９は、車輌Ａの各部の状態を検出するために設けられている。具体的には、各種センサ９として、インバータ装置７のスイッチング素子７ａの温度を検出する温度センサ９ａ、アクセル操作の操作量を検出するアクセル開度センサ９ｂ等が備え付けられている。そして、これら各種センサ９ａ、９ｂで生成される検出信号は、車輌ＥＣＵ１０に送信される。

ここで、温度センサ９ａは、インバータ装置７のスイッチング素子７ａの温度（特に、スイッチング素子７ａの接合部の温度）を検出するように設けられている。温度センサ９ａとしては、例えば、サーミスタ等が用いられる。

車輌ＥＣＵ１０は、車輌Ａの各部を統括制御するもので、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を含んで構成されている。尚、図１中の矢印は、信号経路を表している。

車輌ＥＣＵ１０は、温度検出部１０ａ、稼働期間判定部１０ｂ、消費寿命算出部１０ｃ、及び残存寿命算出部１０ｄを備えている。

温度検出部１０ａは、例えば、温度センサ９ａの検出値に基づいて、インバータ装置７のスイッチング素子７ａの温度（以下、「インバータ装置７の温度」と略称する）を検出する。

但し、温度検出部１０ａは、インバータ装置７のスイッチング素子７ａの温度を推測できればよく、温度センサ９ａの検出値に代えて、駆動モータ３の回転速度を検出するセンサ（図示せず）、駆動モータ３のトルクを検出するセンサ（図示せず）、インバータ装置７を冷却する冷却水の水温を検出するセンサ（図示せず）等の検出信号を用いてもよい。

稼働期間判定部１０ｂは、駆動モータ３が生成する駆動トルク又は駆動モータ３に作用する回生トルク（以下、駆動トルクと回生トルクを「負荷トルク」と総称する）に基づいて、駆動モータ３の稼働期間を識別する。

尚、稼働期間判定部１０ｂは、負荷トルクを取得する際、トルク指令値に係るデータを参照してもよいし、駆動モータ３の状態を監視するトルクセンサ（図示せず）の検出値に係るデータを参照してもよい。

消費寿命算出部１０ｃは、駆動モータ３の稼働期間毎に、当該稼働期間中のインバータ装置７の温度変化幅に基づいてインバータ装置７の寿命消費量を算出する（図４Ａ、図４Ｂ、図５を参照して後述）。

残存寿命算出部１０ｄは、消費寿命算出部１０ｃが算出するインバータ装置７の寿命消費量を累積して、インバータ装置７の残存寿命を算出する。尚、残存寿命算出部１０ｄは、インバータ装置７の残存寿命が所定の閾値以下となった場合、保護指令信号を生成する（図６を参照して後述）。

尚、上記した各機能は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。

［車輌ＥＣＵの動作］
以下、図３、図４Ａ、図４Ｂ、図５、図６を参照して、車輌ＥＣＵ１０の動作について説明する。

図３は、本実施形態に係る車輌ＥＣＵ１０の動作の一例を示すフローチャートである。この動作フローは、例えば、車輌ＥＣＵ１０がコンピュータプログラムに従って実行するものである。

図３の各ステップについて説明するに際して、まず、インバータ装置７の寿命消費量の算出方法について説明する。

図４Ａは、駆動モータ３に対するトルク指令値の時間的変化を示す図である。図４Ｂは、インバータ装置７の温度の時間的変化を示す図である。

図４Ａには、横軸を時間軸、縦軸をトルク指令値（プラス側が駆動トルク、マイナス側が回生トルク）としたグラフを描き、図４Ｂには、横軸を時間軸、縦軸をインバータ装置７の温度としたグラフを描いている。尚、図４Ａと図４Ｂとでは、０点を基準点とする共通の時間軸上にグラフを描いている。

本実施形態において、インバータ装置７の寿命消費量は、駆動モータ３の負荷トルクが閾値以上の期間（「１サイクルの稼働期間」とも称する）毎の温度変化幅に基づいて算出される。インバータ装置７の寿命消費量を規定するスイッチング素子７ａの接合部におけるクラック等の進展は、温度の絶対値や温度上昇している時間よりも、温度変化に伴う熱膨張又は熱収縮の度合い及び頻度に依拠する。つまり、スイッチング素子７ａの接合部の温度変化が上昇を始めてから低下に転ずるまでの単位となる稼働期間毎に、温度変化幅及びインバータ装置７の寿命消費量を検出することによって、より正確に残存寿命を把握することができる。

従って、本実施形態に係る車輌ＥＣＵ１０は、駆動モータ３の負荷トルク（駆動トルク又は回生トルク）が所定の閾値（図４Ａ中のＭｔｈ）以上になった時点を、稼働期間の開始タイミングとする。そして、駆動モータ３の負荷トルクが所定の閾値（図４Ａ中のＭｔｈ）未満になった時点を、当該稼働期間の終了タイミングとする。尚、図４Ａ、図４ＢのＬ１、Ｌ２、Ｌ３が、それぞれ、１サイクルの稼働期間に相当する。但し、稼働期間の開始タイミングを判定する負荷トルクの閾値（第１の閾値）と、稼働期間の終了タイミングを判定する負荷トルクの閾値（第２の閾値）とは、必ずしも同一の値でなくともよい。

但し、駆動モータ３の負荷トルクの変動に伴うハンチング現象（オンオフを頻繁に繰り返す状態を意味する。以下同じ）を防止する観点から、車輌ＥＣＵ１０は、稼働期間の少なくとも終了タイミングを決定する際、時間的な不感帯を設ける。ここでは、車輌ＥＣＵ１０は、駆動モータ３の負荷トルクが所定の閾値（図４Ａ中のＭｔｈ）未満の状態が所定期間（図４Ａ中のｄＬ）継続した場合、当該稼働期間の終了タイミングとする。

ここで、１サイクルの稼働期間における「インバータ装置７の温度変化幅」とは、１サイクルの稼働期間の中でのインバータ装置７の最低温度（典型的には、開始タイミングの温度）と最高温度の差である。図４Ｂでは、稼働期間Ｌ１においてはΔＴ１、稼働期間Ｌ２においてはΔＴ２、稼働期間Ｌ３においてはΔＴ３が、それぞれの稼働期間におけるインバータ装置７の温度変化幅に相当する。

尚、図４Ｂにおいて、インバータ装置７の温度が継時的に上昇しているのは、車輌Ａが走行している際に、インバータ装置７の温度が低下する前に、充放電が繰り返し実行されているためである。

図５は、本実施形態に係るインバータ装置７のパワーサイクルを示す図である。

パワーサイクルは、インバータ装置７のサーマルサイクル耐久試験にて、ある温度変化幅（ΔＴ）のときに、インバータ装置７が破損するまでのサイクル数（充放電の回数を意味する。以下同じ）を求めたものである。図５の横軸は温度変化幅（ΔＴ）、縦軸はインバータ装置７が破損するまでのサイクル数を表す。尚、パワーサイクルは、図５に示すように、１サイクルの稼働期間における温度変化幅が大きいほど、インバータ装置７が破損するまでのサイクル数が少なくなる。

車輌ＥＣＵ１０は、パワーサイクルを参照することで、１サイクルの稼働期間における温度変化幅（ΔＴ）から、１サイクルの稼働期間における寿命消費量を推定することができる。車輌ＥＣＵ１０は、例えば、以下の式（１）を用いて、温度変化幅ΔＴから１サイクルの稼働期間におけるインバータ装置７の寿命消費量を算出する。但し、ΔＴｍｉｎ以下の温度変化幅のときは、無限寿命とし、寿命消費量＝０とする。
温度変化幅ΔＴのときの寿命消費量＝１／サイクル数 … 式（１）

これより、稼働期間の度に、インバータ装置７の寿命消費量を算出し、当該寿命消費量の累積値が１に到達した時が破損時期に相当すると判断することができる。本実施形態に係る車輌ＥＣＵ１０は、例えば、以下の式（２）を用いて、インバータ装置７の寿命消費量からインバータ装置７の残存寿命を算出することができる。
残存寿命＝１−寿命消費量の累積値 … 式（２）

尚、車輌ＥＣＵ１０には、インバータ装置７の寿命消費量及び残存寿命を算出するため、予め、当該パワーサイクルに係るデータが記憶されている。但し、当該パワーサイクルに係るデータは、１サイクルの稼働期間における温度変化幅と寿命消費量とを関連付けるものであれば、その記憶形式は任意であり、演算式として記憶されていてもよいし、テーブルデータとして記憶されていてもよい。

図３のフローチャートについて説明すると、まず、車輌ＥＣＵ１０（稼働期間判定部）は、駆動モータ３の稼働開始を識別するべく、駆動モータ３に対するトルク指令値を監視し、当該トルク指令値が所定値以上になるまで待ち受ける（ステップＳ１：ＮＯ）。

尚、ここでは、車輌ＥＣＵ１０がアクセル開度センサ９ｂの検出値等に基づいて、当該動作フローと並列処理により、逐次、駆動モータ３に対するトルク指令値を決定しているものとする。又、ステップＳ１においては、車輌ＥＣＵ１０は、駆動トルクと回生トルクの両方を監視するため、トルク指令値の絶対値（以下略）を監視する。

トルク指令値が所定値以上の場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、車輌ＥＣＵ１０は、稼働期間の開始タイミングと判断して、当該開始タイミングを示す時刻等を記憶する（ステップＳ２）。

次に、車輌ＥＣＵ１０（稼働期間判定部）は、駆動モータ３の稼働停止を監視するべく、トルク指令値を監視し、当該トルク指令値が所定値未満になるまで待ち受ける（ステップＳ３：ＮＯ）。尚、ステップＳ３においては、車輌ＥＣＵ１０は、ハンチング現象を防止する観点から、駆動モータ３の負荷トルクが所定の閾値未満の状態が一定期間（例えば、数秒間）継続した場合、当該稼働期間の終了タイミングとする。

次に、トルク指令値が所定値未満の状態が、一定期間継続した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、車輌ＥＣＵ１０（稼働期間判定部）は、稼働期間の終了タイミングと判断して、当該終了タイミングを示す時刻等を記憶する（ステップＳ４）。

次に、車輌ＥＣＵ１０（消費寿命算出部）は、稼働期間中のインバータ装置７の温度変化幅を取得する（ステップＳ５）。ステップＳ５においては、車輌ＥＣＵ１０は、記憶部に記憶された上記稼働期間中におけるインバータ装置７の最低温度と最高温度の温度変化幅を取得する。

尚、本実施形態では、車輌ＥＣＵ１０の温度検出部１０ａは、当該動作フローと並列処理により、温度センサ９ａからの検出信号を逐次取得して、検出時刻と関連付けて、記憶部（例えば、上記したＲＡＭを表す。以下同じ）に格納しているものとする。但し、１サイクルの稼働期間中の温度変化幅を検出できればよく、温度の記憶形式は、任意である。例えば、１サイクルの稼働期間中に最低温度や最高温度が更新される毎に、当該温度を記憶することで、１サイクルの稼働期間中の温度変化幅を検出してもよい。

次に、車輌ＥＣＵ１０（消費寿命算出部）は、例えば、上記式（１）を用いてステップＳ５で取得した稼働期間中のインバータ装置７の温度変化幅に基づいて、寿命消費量を算出する（ステップＳ６）。

次に、車輌ＥＣＵ１０（残存寿命算出部）は、記憶部に記憶された現在の寿命消費量の累積値に対して、ステップＳ６で算出した寿命消費量を加算して、寿命消費量の累積値の更新を行う（ステップＳ７）。

次に、車輌ＥＣＵ１０（残存寿命算出部）は、例えば、上記式（２）を用いてインバータ装置７の残存寿命を算出し、当該残存寿命が閾値以下になったか否かを判定する（ステップＳ８）。そして、インバータ装置７の残存寿命が閾値以下になっていない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、車輌ＥＣＵ１０は、ステップＳ１に戻って、再度、インバータ装置７の寿命監視処理を継続する。

一方、インバータ装置７の残存寿命が閾値以下になっている場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、車輌ＥＣＵ１０は、インバータ装置７を延命させるべく延命モードを設定した上で（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻って、再度、インバータ装置７の寿命監視処理を継続する。以上のような処理を繰り返して、車輌ＥＣＵ１０は、インバータ装置７の寿命推定処理を行う。

ここで、インバータ装置７を延命させるための延命モードについて説明する。

図６は、インバータ装置７の延命モードの一例を示す図である。

インバータ装置７においては、上記したように、稼働期間中の温度変化幅が大きいほど、インバータ装置７のスイッチング素子７ａの接合部に作用する熱応力が大きくなり、１サイクルの稼働期間における寿命消費量も大きくなる。従って、本実施形態に係るインバータ装置７は、延命モードにおいては、駆動モータ３の負荷トルクを制限することで、稼働期間中のインバータ装置７の温度変化幅を小さくし、寿命消費量を軽減する。換言すると、インバータ装置７は、スイッチング素子７ａに通流する駆動電流を制限することで、インバータ装置７のスイッチング素子７ａにおける発熱量を制限し、稼働期間中のインバータ装置７の温度変化幅を小さくする。

尚、車輌ＥＣＵ１０は、上記ステップＳ９で延命モードを設定する際、例えば、インバータ装置７のモータＥＣＵに対して、モード変更の指示及び制限率を示す制御信号（「保護指令信号」に相当）を出力する。そして、インバータ装置７のモータＥＣＵは、車輌ＥＣＵ１０からの制御信号を取得するに応じて、自身の有するレジスタに延命モードを設定し、延命モードに係る動作を実行する。

図６中の横軸は残存寿命［％］を表し、縦軸は負荷トルクの制限率［％］を表している。具体的には、図６では、残存寿命［％］が１０％以下になった場合、負荷トルクの制限を開始し、残存寿命［％］の低下と共に、段階的に、負荷トルクを制限する制限率を大きくすることを表している。

ここで、制限率とは、出力可能（又は回生可能）なトルク［Ｎ・ｍ］の上限値の制限率を意味する。つまり、制限率が５０％に設定された場合、インバータ装置７は、トルク指令値が出力限界値の５０％以上を示すものであっても、駆動モータ３の出力トルクを出力限界値の５０％に制限するように、駆動モータ３を制御することになる。これによって、１サイクルの稼働期間中のインバータ装置７の温度変化幅を小さくし、当該稼働期間における寿命消費量を軽減することができる。

又、残存寿命［％］の低下と共に、段階的に、負荷トルクを制限する制限率を大きくすることによって、車輌Ａの運転特性の低下回避の要求と、インバータ装置７の延命要求とのバランスをとることができる。

尚、ここでは、インバータ装置７に対して負荷トルクの制限率を設定する構成としているが、当該設定データは、駆動モータ３の負荷トルク又は駆動モータ３に対して通流させる電流値の制限値を示す値であれば任意である。

以上、本実施形態に係る車輌ＥＣＵ１０（寿命推定装置）によれば、駆動モータ３の負荷トルクに基づいて駆動モータ３の稼働期間を識別し、当該駆動モータ３の稼働期間毎のインバータ装置７の温度変化幅に基づいてインバータ装置７の寿命消費量を推定する。これによって、スイッチング素子７ａの温度変化に伴う熱膨張又は熱収縮の度合い及び頻度を正確に検出することができる。特に、温度センサ９ａの感度よりも速いタイミングで、インバータ装置７の温度変化を検出することができるため、より高精度に残存寿命を推定することが可能となる。

尚、インバータ装置７のスイッチング素子７ａの温度は、駆動モータ３の稼働期間においても、駆動モータ３の負荷トルクの変動に応じて微小に上下動するが、当該温度変化は、寿命消費量としてはほぼ無視することが可能である。この点、本実施形態に係る車輌ＥＣＵ１０によれば、インバータ装置７の寿命消費量に影響を及ぼす駆動モータ３の稼働期間の温度変化幅だけを正確に検出することができるため、より高精度に残存寿命を推定することが可能となる。

又、本実施形態に係る車輌ＥＣＵ１０によれば、高精度に残存寿命を推定することができるため、インバータ装置７の残存寿命が短くなった場合には、適切なタイミングで、報知したり、延命処理を実行したりすることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態に係る車輌ＥＣＵ１０は、延命モードを実行する際、インバータ装置７が有する冷却装置７０に冷却能力を増大させる処理を行う点で、第１の実施形態と相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する。

図７は、本実施形態に係るインバータ装置７が有する冷却装置７０の一例を示す図である。

本実施形態に係る冷却装置７０は、例えば、冷却水が流通する冷媒回路７１、並びに、当該冷媒回路７１に接続された循環ポンプ７２及びラジエータ７３を備えている。

冷媒回路７１は、インバータ装置７のヒートシンクたる金属部材７ｈ（以下、「ヒートシンク７ｈ」と称する）に接続され、冷媒回路７１を流通する冷却水により、ヒートシンク７ｈから吸熱することで、インバータ装置７のスイッチング素子７ａを冷却する。

冷却水は、循環ポンプ７２（以下、「ポンプ」とも称する）により冷媒回路７１内を循環させられる。そして、冷却水は、ヒートシンク７ｈから吸熱した熱をラジエータ７３から放熱して、再度、ヒートシンク７ｈから吸熱するようにして、冷媒回路７１を循環する。

本実施形態においては、車輌ＥＣＵ１０は、図３のフローチャートのステップＳ９において、延命モードを設定する際、冷却装置７０の循環ポンプ７２の動作を制御するポンプＥＣＵ（図示せず）に対して、モード変更に係る制御信号（「保護指令信号」に相当）を出力する。そして、循環ポンプ７２のポンプＥＣＵは、車輌ＥＣＵ１０からの制御信号を取得するに応じて、自身の有するレジスタに延命モードを設定し、当該延命モードに係る動作を実行する。

尚、本実施形態に係る冷却装置７０は、通常モードにおいては、例えば、車速が所定値以上の場合に、循環ポンプ７２を稼働させ、インバータ装置７の冷却を実行する。又、冷却装置７０は、循環ポンプ７２の破損防止の観点から、通常モードにおいては、最大出力よりも低減した出力値（例えば、最大出力の８０％程度の定格出力）で循環ポンプ７２を稼働させている。換言すると、インバータ装置７の冷却装置７０は、一般に、通常モードにおいては、最大出力に対して出力余力を有した状態で稼働している。

冷却装置７０は、例えば、延命モードにおいては、循環させる冷却水の量が多量になるように、循環ポンプ７２を最大出力で動作させてもよい。又、冷却装置７０は、延命モードにおいては、循環ポンプ７２の動作頻度を増加させ（例えば、車速によらず常時動作）、冷却能力を増大させてもよい。

尚、冷却装置７０は、ファンを用いて空気冷媒によって、インバータ装置７のスイッチング素子７ａを冷却してもよい。その場合も、冷却装置７０は、延命モードにおいては、ファンの出力や動作頻度を増加させることで、冷却能力を増大させればよい。

このように、本実施形態に係る延命モードにおいては、インバータ装置７が冷却装置７０を用いて、インバータ装置７のスイッチング素子７ａの温度変化幅を小さくし、モータ３の稼働期間における寿命消費量を軽減する。これによって、インバータ装置７の延命を実現することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、インバータ装置７の残存寿命が短くなったときの処理の一例として、駆動モータ３の負荷トルクを制限したり、インバータ装置７のスイッチング素子７ａを強制的に冷却する態様を示した。但し、インバータ装置７の残存寿命が短くなった場合に、インバータ装置７の保守を促し、インバータ装置７が突然故障する事態を避けることができればよく、車輌ＥＣＵ１０は、当該残存寿命を運転者に識別可能なようにインジケータに表示したり、インバータ装置７の残存寿命が短くなった場合に、音声や警告ランプ等で報知したりする態様としてもよい。

又、上記実施形態では、車輌ＥＣＵ１０の一例として、温度検出部１０ａ、稼働期間判定部１０ｂ、消費寿命算出部１０ｃ、及び残存寿命算出部１０ｄの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。

又、上記実施形態では、車輌ＥＣＵ１０の一例として、稼働期間判定部１０ｂ、消費寿命算出部１０ｃ、及び残存寿命算出部１０ｄの処理を一連のフローの中で実行されるものとして示したが、これらの処理の一部が並列で実行されるものとしてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示に係る寿命推定装置は、車輌のインバータ装置の寿命推定に好適に用いることができる。

１ エンジン
２ クラッチ
３ 駆動モータ
４ トランスミッション
５ デファレンシャルギヤ
６ 駆動輪
７ インバータ装置
８ バッテリ
９ 各種センサ
１０ 車輌ＥＣＵ
１０ａ 温度検出部
１０ｂ 稼働期間判定部
１０ｃ 消費寿命算出部
１０ｄ 残存寿命算出部
７０ 冷却装置

Claims (8)

1. 車輌の駆動モータを制御するインバータ装置に適用可能な寿命推定装置であって、
   前記インバータ装置のスイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、
   前記駆動モータの負荷トルクに基づいて、前記駆動モータの稼働期間を判定する稼働期間判定部と、
   前記駆動モータの稼働期間毎に、当該稼働期間中の前記スイッチング素子の温度変化幅に基づいて、前記インバータ装置の寿命消費量を算出する消費寿命算出部と、
   累積した前記インバータ装置の寿命消費量に基づいて、前記インバータ装置の残存寿命を算出する残存寿命算出部と、を備える、
   寿命推定装置。
2. 前記稼働期間判定部は、前記駆動モータの負荷トルクが第１の閾値以上に上昇してから、前記駆動モータの負荷トルクが第２の閾値未満に低下するまでの期間を前記駆動モータの稼働期間と判定する、
   請求項１に記載の寿命推定装置。
3. 前記稼働期間判定部は、前記駆動モータの負荷トルクが前記第１の閾値以上に上昇した時点を前記駆動モータの稼働期間の開始タイミングと判定し、
   前記駆動モータの負荷トルクが前記第２の閾値未満に低下した後、当該状態が所定期間継続した時点を前記駆動モータの稼働期間の終了タイミングと判定する、
   請求項２に記載の寿命推定装置。
4. 前記残存寿命算出部は、前記インバータ装置の残存寿命が所定の閾値以下となった場合、前記スイッチング素子の温度変化を抑制するべく、保護指令信号を生成する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の寿命推定装置。
5. 前記インバータ装置は、前記保護指令信号を受信した場合、前記駆動モータの負荷トルク又は前記駆動モータに通流する電流の上限を制限する延命モードを実行する、
   請求項４に記載の寿命推定装置。
6. 前記インバータ装置は、前記保護指令信号を受信した場合、前記スイッチング素子を冷却する冷却装置の冷却能力を増大させる延命モードを実行する、
   請求項１乃至５いずれか一項に記載の寿命推定装置。
7. 前記インバータ装置は、前記延命モードにおいては、前記スイッチング素子に対して冷却媒体を流通させる前記冷却装置のポンプ又はファンの出力又は動作頻度を通常モードの場合よりも増大させる、
   請求項６に記載の寿命推定装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の寿命推定装置を搭載する車輌。

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