JP2020108204A - 車両の暖機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中か停車中かを問わずにコンバータの廃熱を利用して暖機を行うこと。【解決手段】上アームとしての第１スイッチング素子Ｔ３１と、下アームとしての第２スイッチング素子Ｔ３２と、リアクトルＬと、を有する昇圧コンバータ３、を備えた車両の暖機制御装置であって、第２スイッチング素子Ｔ３２は、抵抗値が可変な半導体素子により構成され、制御部６は、暖機要求がある場合、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を暖機要求がない場合の動作時の抵抗値に比べて高く設定し、かつ第２スイッチング素子Ｔ３２に電流を流して当該第２スイッチング素子Ｔ３２で発生させた熱を暖機要求がある機器に供給する暖機制御を実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の暖機制御装置に関する。

特許文献１には、コンバータのスイッチング周波数を上げてスイッチング損失を増加させても、間欠スイッチング制御のオンオフ時間を制御して、リアクトルの鉄損を抑制することができる制御装置が開示されている。

特開２０１１−１４７２０５号公報

特許文献１に記載の構成では、コンバータのスイッチング損失を増加させるために、上アームのスイッチング素子をオンとオフとに切り替えるので、コンバータの上アームからインバータを介してモータに電流が流れる。つまり、間欠スイッチング制御時にモータが駆動する。そのため、特許文献１に記載の構成では、モータが駆動する環境下では暖機制御は可能になるが、停車中では暖機制御を行うことが困難になる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、走行中か停車中かを問わずにコンバータの廃熱を利用して暖機を行うことができる車両の暖機制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、走行用のモータと、前記モータを駆動するインバータと、蓄電装置と、前記蓄電装置が接続された低電圧側電力ラインと前記インバータが接続された高電圧側電力ラインとに接続され、前記低電圧側電力ラインの電力を昇圧して前記高電圧側電力ラインに供給する昇圧動作が可能な昇圧コンバータと、前記インバータおよび前記昇圧コンバータを制御する制御部と、を備え、前記昇圧コンバータは、前記高電圧側電力ラインの正極母線に接続された上アームとしての第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記高電圧側電力ラインの負極母線とに接続された下アームとしての第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記低電圧側電力ラインの正極母線とに接続されたリアクトルと、を有する車両の暖機制御装置であって、前記第２スイッチング素子は、抵抗値が可変な半導体素子により構成され、前記制御部は、暖機要求がある場合、前記第２スイッチング素子の抵抗値を前記暖機要求がない場合の動作時の抵抗値に比べて高く設定し、かつ前記第２スイッチング素子に電流を流して当該第２スイッチング素子で発生させた熱を暖機要求がある機器に供給する暖機制御を実行することを特徴とする。

また、前記制御部は、停車中に暖機要求がある場合、前記第１スイッチング素子には電流を流さず、前記第２スイッチング素子には電流を流して当該第２スイッチング素子で発生した熱を暖機要求がある機器に供給する第１暖機制御を実行してもよい。

この構成によれば、第１暖機制御を実行しても上アームの第１スイッチング素子に電流が流れないため、停車中に下アームの第２スイッチング素子を発熱部として暖機を行うことができる。

また、前記制御部は、走行中に暖機要求がある場合、前記第１スイッチング素子をオンにして前記車両が前記モータから出力される動力で走行するために必要な電流である駆動電流を前記インバータおよび前記モータに流しつつ、前記第２スイッチング素子に電流を流して当該第２スイッチング素子で発生された熱を暖機要求がある機器に供給する第２暖機制御を実行してもよい。

この構成によれば、走行に必要な電流がモータに通電される状態を担保しつつ、走行中に暖機のために下アームの第２スイッチング素子に電流を流すことができる。これにより、走行中に下アームの第２スイッチング素子を発熱部として暖機を行うことができる。

また、前記制御部は、前記第１暖機制御から前記第２暖機制御に移行する際、前記モータが力行するために必要な前記駆動電流を確保しつつ、前記第２スイッチング素子にも電流が流れることが可能な抵抗値となるように前記第２スイッチング素子の抵抗値を設定してもよい。

この構成によれば、暖機要求がある最中に停車状態から走行状態に移行する場合であっても、走行に必要な電流がモータに通電される状態を担保しつつ、暖機のために下アームの第２スイッチング素子に電流を流すことができる。これにより、停車状態から走行状態に切り替わる場合でも、下アームの第２スイッチング素子を発熱部として暖機を行うことができる。

また、前記暖機要求がある場合には、前記蓄電装置の暖機を行うための要求と、車室内を暖房するための要求とのうちの少なくともいずれか一方が含まれてもよい。

この構成によれば、例えば極低温下に車両がある場合でも、下アームの第２スイッチング素子を発熱部として、蓄電装置や暖房のための機器を暖機することができる。

本発明によれば、昇圧コンバータの下アームを構成する第２スイッチング素子を発熱部として、暖機要求に対する熱を発生させることができる。これにより、走行中か停車中かを問わずに昇圧コンバータの廃熱を利用して暖機を行うことができる。

図１は、車両に搭載されるシステムの概略構成を模式的に示す図である。 図２は、停車中に暖機要求がある場合に昇圧コンバータの下アームで発熱する状態を説明するための図である。 図３は、暖機制御時に下アームの第２スイッチング素子の抵抗を大きくした状態で通電する場合の一例を示す図である。 図４は、第２スイッチング素子の抵抗と素子温度との関係を示す図である。 図５は、走行中に暖機要求がある場合に昇圧コンバータの下アームで発熱する状態を説明するための図である。 図６は、走行に必要なエネルギーを説明するための図である。 図７は、暖機制御フローの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における車両の暖機制御装置について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、車両に搭載されるシステムの概略構成を模式的に示す図である。図１に示すように、システム１は、バッテリ２と、昇圧コンバータ３と、インバータ４と、モータ５と、制御部６とを備える。このシステム１では、バッテリ２から出力される直流電力を昇圧コンバータ３で昇圧してインバータ４に供給することができる。そして、昇圧コンバータ３からインバータ４の入力された直流電力をインバータ４で交流電力に変換し、この交流電力をインバータ４からモータ５に供給する。この交流電力によってモータ５が駆動する。制御部６は、昇圧コンバータ３、インバータ４、モータ５を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）により構成されている。制御部６から昇圧コンバータ３およびインバータ４に出力される指令信号によってモータ５の駆動が制御される。さらに、制御部６は、システム１を搭載した車両における部品の暖機要求がある場合、昇圧コンバータ３の廃熱を利用して暖機要求のある部品に熱を供給する制御（暖機制御）を実行する。第１実施形態の暖機制御装置は、少なくとも制御部６と昇圧コンバータ３とを含んで構成されている。

バッテリ２は、二次電池により構成された蓄電装置であり、低電圧側電力ライン１１に接続されている。バッテリ２の正極には、低電圧側電力ライン１１の正極母線１１ａが接続されている。バッテリ２の負極には、低電圧側電力ライン１１の負極母線１１ｂが接続されている。

昇圧コンバータ３は、インバータ４が接続された高電圧側電力ライン１２と、バッテリ２が接続された低電圧側電力ライン１１とに接続されている。この昇圧コンバータ３は、２つのスイッチング素子Ｔ３１，Ｔ３２と、２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を備える。

第１スイッチング素子Ｔ３１は、高電圧側電力ライン１２の正極母線１２ａに接続されている。第２スイッチング素子Ｔ３２は、第１スイッチング素子Ｔ３１と、高電圧側電力ライン１２の負極母線１２ｂおよび低電圧側電力ライン１１の負極母線１１ｂと、に接続されている。昇圧コンバータ３では、上アームとしての第１スイッチング素子Ｔ３１と下アームとしての第２スイッチング素子Ｔ３２とが直列に接続されている。各スイッチング素子Ｔ３１，Ｔ３２は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）により構成される。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、スイッチング素子Ｔ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続されている。リアクトルＬは、第１スイッチング素子Ｔ３１と第２スイッチング素子Ｔ３２との接続点Ｃｎ１と、低電圧側電力ライン１１の正極母線１１ａと、に接続されている。

また、昇圧コンバータ３は、制御部６によって、各スイッチング素子Ｔ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン１１の電力を昇圧して高電圧側電力ライン１２に供給することができる。なお、低電圧側電力ライン１１の正極母線１１ａと負極母線１１ｂとには、平滑用のコンデンサ１３が接続されている。

インバータ４は、三相の電流をコイルに通電できるように、６つのスイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６と、６つのダイオードＤ４１〜Ｄ４６と、を有するインバータ回路によって構成されている。インバータ回路は、相ごと（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にスイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６がスイッチング動作することによって直流電力を交流電力に変換する電力変換回路である。

図１に示すように、インバータ４は、高電圧側電力ライン１２とモータ５とに接続されている。スイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６は、それぞれ、高電圧側電力ライン１２の正極母線１２ａと負極母線１２ｂとに対して、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の上アームと下アームを構成するよう、２個ずつペアで直列に配置されている。各スイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）により構成される。６つのダイオードＤ４１〜Ｄ４６は、それぞれ、スイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６に逆方向に並列接続されている。スイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６の対となるスイッチング素子同士の接続点の各々には、モータ５の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。インバータ４に電圧が作用しているときに、制御部６によって、対となるスイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ５が回転駆動される。なお、高電圧側電力ライン１２の正極母線１２ａと負極母線１２ｂとには、平滑用のコンデンサ１４と、放電用の抵抗１５とが接続されている。

モータ５は、車両の動力源として機能する走行用のモータである。このモータ５は、インバータ４および昇圧コンバータ３を介してバッテリ２と電気的に接続されており、バッテリ２から供給される電力によって駆動する。モータ５とインバータ４とは三相のコイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を介して電気的に接続されている。三相のコイルに電流が流れることによってモータ５が駆動する。モータ５は電動機としてだけではなく発電機としても機能する。また、ここで説明する車両は、モータ５を動力源とする電動車両である。

制御部６は、モータ５を駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ）によって構成される。この制御部６は、ＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、モータ５を駆動制御するための各種の演算を行う演算処理部とを備える。また、制御部６には各種のセンサ（図示せず）からの信号が入力される。制御部６に入力される信号として、モータ５の回転数を検出するモータ回転数センサからのレゾルバ信号、バッテリ２の温度を検出する温度センサからのバッテリ温度、昇圧コンバータ３の上アームを流れる電流を検出する電流センサからの電流値、昇圧コンバータ３の下アームを流れる電流を検出する電流センサからの電流値、などが含まれる（いずれも図示せず）。例えば、制御部６にモータ回転数センサからのレゾルバ信号が入力された場合、演算処理部は、そのレゾルバ信号に基づいてモータ５の回転数を演算するなど、モータ制御のための演算処理を行う。そして、演算処理部における演算の結果、昇圧コンバータ３とインバータ４とを制御するための指令信号が制御部６から昇圧コンバータ３とインバータ４とに出力される。この指令信号には、昇圧コンバータ３のスイッチング素子Ｔ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号、インバータ４のスイッチング素子Ｔ４１〜Ｔ４６へのスイッチング制御信号が含まれる。このように、制御部６は昇圧コンバータ３およびインバータ４を制御することによってモータ５に印加する電圧および電流を制御する。

また、制御部６は、暖機要求がある場合には、昇圧コンバータ３の廃熱を利用して、暖機要求がある部品に熱を供給する暖機制御を実行する。この暖機要求には、バッテリ２の暖機や、車室内の暖房が含まれる。さらに、制御部６は暖機制御を実行する際、昇圧コンバータ３の下アームを構成する第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を変化させて、第２スイッチング素子Ｔ３２に電流を流し、当該第２スイッチング素子Ｔ３２で熱を発生させる。つまり、通電時に昇圧コンバータ３で下アームの損失が増加するように、制御部６は第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を制御する。そして、制御部６は第２スイッチング素子Ｔ３２で発生した熱を暖機要求がある機器に供給する。例えば、第２スイッチング素子Ｔ３２で生じた熱は第２スイッチング素子Ｔ３２を冷却するための冷却水に受け渡される。この場合、スイッチング素子Ｔ３２の熱が冷却水を介して暖機要求のある機器に供給される。このように、制御部６は暖機要求時に実行する暖機制御として、昇圧コンバータ３の下アームを活用した廃熱増加制御を実行する。昇圧コンバータ３の第２スイッチング素子Ｔ３２を発熱部とする暖機制御を行う場合には、制御部６は暖機制御用の指令信号として、昇圧コンバータ３の第２スイッチング素子Ｔ３２へのスイッチング制御信号のみを出力する。なお、この説明では、廃熱増加制御を下アームＯＮ制御と記載する場合がある。

例えば、車両が停車中、極低温下でエアコンディショナ（不図示）によって車室内を暖房するための暖房要求（暖機要求）がある場合には、制御部６は、昇圧コンバータ３の損失によって生じる熱を、暖機要求のある機器となるヒータコアに供給する。制御部６には、ヒータコアの温度を検出する温度センサ（不図示）からヒータコア温度が信号として入力される。なお、極低温下とは、例えば車両の外気温がマイナス数十度となる環境下のことをいう。

図２は、停車中に暖機要求がある場合に昇圧コンバータ３の下アームで発熱する状態を説明するための図である。図２に示すように、停車中に暖機要求がある場合は、制御部６は下アームＯＮ制御を実行して、昇圧コンバータ３の下アームのみに電流を流す。この場合、昇圧コンバータ３の上アームには電流が流れない。これにより、第２スイッチング素子Ｔ３２とリアクトルＬのみを発熱させる通電状態となる。この際、制御部６は、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗を大きく制御する。暖機要求がある場合、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値は、暖機要求がない場合の動作時の抵抗値、すなわち通常の昇圧動作時の抵抗値よりも大きな値に設定される。そのため、バッテリ２の正極からリアクトルＬを経由して下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２に電流が流れる。昇圧コンバータ３の下アームから流れ出た電流は低電圧側電力ライン１１の負極母線１１ｂを介してバッテリ２の負極に流れる。このように、昇圧コンバータ３の上アームには電流が流れないのでモータ５が動くことがない。そのため、停車中に暖機が可能になる。なお、この説明では、停車中に実行される暖機制御を第１暖機制御という場合がある。

制御部６は、下アームＯＮ制御時に第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗を変化させる際、第２スイッチング素子Ｔ３２をアクティブゲートで抵抗を段階的に変化させる制御（アクティブゲート制御）を実行する。アクティブゲート制御では、第２スイッチング素子Ｔ３２のゲートに接続される放電経路の抵抗値を低いものから高いものに切り替える。あるいは、制御部６は、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗を変化させる際、第２スイッチング素子Ｔ３２をハーフＯＮ状態にする制御（ハーフＯＮ制御）を実行する。ハーフＯＮ状態は、第２スイッチング素子Ｔ３２のオン状態とオフ状態との中間の状態を表す。第２スイッチング素子Ｔ３２をハーフＯＮ状態にすると、通常のオン状態（通常の昇圧動作時）に比べて第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値が大きくなる。

図３は、暖機制御時に下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗を大きくした状態で通電する場合の一例を示す図である。図３に示すように、暖機制御時、大きな抵抗値に設定された第２スイッチング素子Ｔ３２には徐々に電流が流れ始めて所定値で一定の通電状態となる。そして、第２スイッチング素子Ｔ３２の通電状態は、一定の通電状態から徐々に電流が減るように制御される。

図４は、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗と素子温度との関係を示す図である。図４に示すように、第２スイッチング素子Ｔ３２は、抵抗が大きくなるにつれて、素子温度が徐々に低下する特性を有する。第２スイッチング素子Ｔ３２は、素子温度が素子耐熱温度の上限よりも低い状態で動作するように制御部６によって制御される。制御部６は、暖機制御時に、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値の使用可能範囲として、素子温度が素子耐熱温度上限よりも低くなる抵抗値に制御する。

また、制御部６は、停車中に限らず、走行中に暖機要求がある場合にも、昇圧コンバータ３での廃熱増加制御を実行することができる。走行中は、車両が走行するために必要な動力をモータ５が出力するので、モータ５が力行するために必要な駆動電流（モータ電流）がモータ５に流れる通電状態を保ちながら、昇圧コンバータ３の下アームにも電流が流れるように制御する。この場合も、制御部６は下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗を制御する。

図５は、走行中に暖機要求がある場合に昇圧コンバータ３の下アームで発熱する状態を説明するための図である。走行中は、昇圧コンバータ３の第１スイッチング素子Ｔ３１がオンとなり、バッテリ２から昇圧コンバータ３の上アームを電流が流れるので、車両が走行するために必要な駆動電流がインバータ４およびモータ５に流れる通電状態となる。制御部６の制御によって、駆動電流はインバータ４およびモータ５の各相の導線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流れる。さらに、走行中も、暖機要求がある場合には、制御部６は下アームＯＮ制御を実行して、昇圧コンバータ３の下アームに電流を流す。この場合、制御部６は昇圧コンバータ３の第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を大きくした状態で、この第２スイッチング素子Ｔ３２に通電して暖機要求に必要な熱を発生させる暖機制御を実行する。走行中の下アームＯＮ制御時に設定される第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値は、暖機要求がない場合の動作時の抵抗値、すなわち通常の昇圧動作時の抵抗値よりも大きな値に設定される。これにより、走行中もモータ５の駆動状態を担保しつつ第２スイッチング素子Ｔ３２での発熱があるため、第２スイッチング素子Ｔ３２から冷却水への廃熱を増加させることができる。また、制御部６は、暖機要求がある場合であっても走行中と停車中で第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を異なる値に設定することができる。なお、この説明では、走行中に実行される暖機制御を第２暖機制御という場合がある。

図６は、走行に必要なエネルギーを説明するための図である。図６に破線で示すように、電動車両が走行する場合、バッテリからの出力は、電動車両が走行するために必要なエネルギー（要求駆動力）を満たしていることになる。走行中に暖機要求がある場合には、走行に必要なエネルギーを担保しつつ、昇圧コンバータ３の下アームでの損失を補える分のエネルギーがバッテリ２から持ち出されることになる。つまり、走行中に昇圧コンバータ３での廃熱増加制御を実行する場合、走行に必要なエネルギーに加えて、暖機要求に対して昇圧コンバータ３の下アームで生じる損失の分だけエネルギーが大きくなる。ここで、走行に必要な駆動電流がモータ５に通電されるためには、昇圧コンバータ３の下アームを流れる電流が大きくなり過ぎないことが必要になる。すなわち、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値が大きな値となるように制御部６によって制御することが重要である。仮に下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を下げ過ぎると、昇圧コンバータ３の下アームに過電流が流れて、昇圧コンバータ３の上アームを流れる電流が不足してモータ５の駆動電流が低下することにより車両が走行不可になる虞がある。実施形態の制御部６では、車両が走行可能な駆動電流がモータ５に通電される状態を担保することができる抵抗値に第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗を制御することができる。これにより、走行中には、昇圧コンバータ３の上アームへ電流を流しつつ、昇圧コンバータ３の下アームにも電流を流して、第２スイッチング素子Ｔ３２の損失を増加させることが可能になる。

図７は、暖機制御フローの一例を示すフローチャートである。図７に示す制御フローは制御部６によって実行される。

制御部６は、車両のイグニッションスイッチがオン（ＩＧ-ＯＮ）になったことを検出する（ステップＳ１）。制御部６には、イグニッションスイッチからのイグニッション信号が入力されるように構成されている。

また、制御部６は、バッテリ２の温度を取得し（ステップＳ２）、暖房のためのヒータコアの温度を取得する（ステップＳ３）。ステップＳ２では、温度センサにより検出したバッテリ温度が制御部６に入力される。ステップＳ３では、温度センサにより検出したヒータコア温度が制御部６に入力される。そして、制御部６は、暖機に必要な出力を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、ステップＳ２またはＳ３で取得した情報を用いて暖機に必要な出力が算出される。

例えば、バッテリ２を暖機するための暖機要求である場合のために、制御部６は、ステップＳ２で取得したバッテリ温度に基づいてステップＳ４で暖機に必要な出力を算出する。または、車室内を暖房するための暖機要求である場合のために、制御部６は、ステップＳ３で取得したヒータコア温度に基づいてステップＳ４で暖機に必要な出力を算出する。このように、暖機対象となる機器（部品）に応じて、ステップＳ４では暖機に必要な出力が算出される。

そして、制御部６は、暖機要求があるか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、暖房機能をオンにすることを受け付ける操作部（スイッチ）が操作されたことを検出して、暖房要求があることを判定することができる。あるいは、ステップＳ５では、ステップＳ２で取得したバッテリ温度が閾値よりも低い場合にはバッテリ２の暖機要求があると判定することができる。また、ステップＳ５では、暖機要求として、バッテリ２を暖機するための暖機要求と、車室内を暖房するための暖機要求（暖房要求）とのどちらの要求があるかを判別することができる。

暖機要求がない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。

暖機要求がある場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御部６は、車両が停車中であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、車速がゼロであるか否かを判定することによって、停車中であるか否かを判定することができる。制御部６には、車速センサからの車速が入力されるように構成されている。

暖機要求がある状態で車両が停車中ではない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、この制御ルーチンは後述するステップＳ９に進む。

暖機要求がある状態で車両が停車中である場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御部６は、停車中に実行する暖機制御（第１暖機制御）において、暖機要求に対して下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２で必要な抵抗値を算出する（ステップＳ７）。ステップＳ７では、上述した図２に示す例のように、昇圧コンバータ３の下アームのみに電流が流れる状態となるように、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を算出する。この場合、上述した図４に示すように、制御部６は第２スイッチング素子Ｔ３２の温度が耐熱温度の上限を超えない範囲内で抵抗値を設定する。さらに、ステップＳ７の処理によって、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値は通常の昇圧動作時の抵抗値よりも大きな抵抗値に設定される。なお、通常の昇圧動作時とは、暖機要求がない状態で行われる昇圧動作時のことをいう。

そして、制御部６は、ステップＳ７で算出した抵抗値に基づいて、停車中の暖房要求に対する廃熱増加制御として、昇圧コンバータ３の下アームＯＮ制御を実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８では、昇圧コンバータ３の第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値がステップＳ７で算出された抵抗値に制御された状態で、上述した図２に示す停車状態における下アームＯＮ制御が実行される。ステップＳ８の処理によって、昇圧コンバータ３の下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２のみに電流が流れる。

また、制御部６は、暖機要求がある状態で、車両の走行要求があるか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９では、車両の走行要求として、アクセルペダルが踏み込まれたことを検出した場合、サイドブレーキが解除されたことを検出した場合、シフトレバーが非走行ポジション（Ｐレンジ、Ｎレンジ）から走行ポジション（Ｄレンジ）に切り替わったことを検出した場合などが挙げられる。制御部６に入力される信号には、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジションや、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度や、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションが含まれる。

暖機要求がある状態で車両の走行要求がない場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、この制御ルーチンはステップＳ５にリターンする。

暖機要求がある状態で車両の走行要求がある場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、制御部６は、走行中に実行する暖機制御（第２暖機制御）において、暖機要求に対して下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２で必要な抵抗値を算出する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、上述した図５に示す例のように、車両が走行するために必要な駆動電流がモータ５に通電されている通電状態を担保ししつつ、昇圧コンバータ３の下アームにも少量の電流が流れる通電状態となるように、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を算出する。走行中も停車中と同様に、上述した図４に示すように、制御部６は第２スイッチング素子Ｔ３２の温度が耐熱温度の上限を超えない範囲内で抵抗値を設定する。さらに、ステップＳ１０の処理によって、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値は通常の昇圧動作時の抵抗値よりも大きな抵抗値に設定される。ステップＳ１０では、上述したステップＳ７で設定された抵抗値とは異なる値に抵抗値を設定することができる。

そして、制御部６は、ステップＳ１０で算出した抵抗値に基づいて、走行中の暖房要求に対する廃熱増加制御として、昇圧コンバータ３の下アームＯＮ制御を実行する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、昇圧コンバータ３の第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値がステップＳ１０で算出された抵抗値に制御された状態で、上述した図５に示す走行状態における下アームＯＮ制御が実行される。ステップＳ１１の処理によって、昇圧コンバータ３の上アームの第１スイッチング素子Ｔ３１だけではなく、下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２にも電流が流れる。

また、制御部６は、電圧の昇圧要求があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、例えば、車両に要求される要求電力に基づいて昇圧の要求があるか否かが判定される。制御部６は、アクセルペダルの踏み込み量や車速等に基づいて車両に要求される要求電力を算出することができる。

電圧の昇圧要求がない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、この制御ルーチンはステップＳ５にリターンする。

電圧の昇圧要求がある場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御部６は、昇圧コンバータ３の昇圧動作時、かつ走行中に実行する暖機制御（第２暖機制御）において、昇圧要求および暖機要求に対して下アームの第２スイッチング素子Ｔ３２で必要な抵抗値を算出する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、上述した図５に示す例のように、車両が走行するために必要な駆動電流がモータ５に通電されている状態を担保ししつつ、昇圧コンバータ３の下アームにも少量の電流が流れる状態となるように、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値を算出する。走行中も停車中と同様に、上述した図４に示すように、制御部６は第２スイッチング素子Ｔ３２の温度が耐熱温度の上限を超えない抵抗値の範囲内で抵抗値を設定する。さらに、ステップＳ１３の処理によって、第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値は通常の昇圧動作時（暖機要求がない場合の動作時）の抵抗値よりも大きな抵抗値に設定される。ステップＳ１３では、上述したステップＳ７およびステップＳ１０で設定された抵抗値とは異なる値に抵抗値を設定することができる。

そして、制御部６は、ステップＳ１３で算出した抵抗値に基づいて、昇圧動作時かつ走行中の暖房要求に対する廃熱増加制御として、昇圧コンバータ３の下アームＯＮ制御を実行する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、昇圧コンバータ３の第２スイッチング素子Ｔ３２の抵抗値がステップＳ１４で算出された抵抗値に制御された状態、かつ昇圧コンバータ３での昇圧動作時で、上述した図５に示す走行状態における下アームＯＮ制御が実行される。ステップＳ１４が実施されると、この制御ルーチンは上述したステップＳ５にリターンする。

以上説明した通り、実施形態によれば、車両が停車中か走行中であるかを問わずに、昇圧コンバータ３の廃熱を利用して車両の暖機を行うことができる。電動車両では、内燃機関の廃熱を利用した暖機が不可能であるが、この実施形態では昇圧コンバータ３の下アームを活用した廃熱増加制御を実行するので、電動車両でも熱補助用の電気ヒータを搭載することなく暖機が可能になる。そのため、熱補助用の電気ヒータを削減でき、コストの削減および体格の小型化が可能になる。

また、実施形態によれば、インバータ４およびモータ５を動かさずに、昇圧コンバータ３の下アームで生じる廃熱を増加させることが可能になる。そのため、車両が停車中でも走行中でも、昇圧コンバータ３の廃熱を利用した暖機を行うことが可能である。

また、ＩＧＢＴからなる第２スイッチング素子Ｔ３２の熱抵抗はリアクトルＬの熱抵抗よりも小さい。そのため、仮にリアクトルＬの熱を冷却水に伝達する場合と比べて、上述した実施形態のように第２スイッチング素子Ｔ３２の熱を冷却水に伝達する構成のほうが効率がよい。つまり、上述した実施形態によれば、暖機要求のある機器に熱を供給する際、発熱部の熱を効率よく冷却水で回収することが可能になる。

なお、上述した実施形態では、車両が電動車両である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、システム１を搭載した車両は、動力源としてエンジンを搭載したハイブリッド自動車であってもよい。

１ システム
２ バッテリ
３ 昇圧コンバータ
４ インバータ
５ モータ
６ 制御部
１１ 低電圧側電力ライン
１１ａ 正極母線
１１ｂ 負極母線
１２ 高電圧側電力ライン
１２ａ 正極母線
１２ｂ 負極母線
１３，１４ コンデンサ
Ｔ３１ 第１スイッチング素子
Ｔ３２ 第２スイッチング素子
Ｌ リアクトル
Ｃｎ１ 接続点

Claims (5)

1. 走行用のモータと、
   前記モータを駆動するインバータと、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置が接続された低電圧側電力ラインと前記インバータが接続された高電圧側電力ラインとに接続され、前記低電圧側電力ラインの電力を昇圧して前記高電圧側電力ラインに供給する昇圧動作が可能な昇圧コンバータと、
   前記インバータおよび前記昇圧コンバータを制御する制御部と、
   を備え、
   前記昇圧コンバータは、前記高電圧側電力ラインの正極母線に接続された上アームとしての第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記高電圧側電力ラインの負極母線とに接続された下アームとしての第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記低電圧側電力ラインの正極母線とに接続されたリアクトルと、を有する車両の暖機制御装置であって、
   前記第２スイッチング素子は、抵抗値が可変な半導体素子により構成され、
   前記制御部は、暖機要求がある場合、前記第２スイッチング素子の抵抗値を前記暖機要求がない場合の動作時の抵抗値に比べて高く設定し、かつ前記第２スイッチング素子に電流を流して当該第２スイッチング素子で発生させた熱を暖機要求がある機器に供給する暖機制御を実行する
   ことを特徴とする車両の暖機制御装置。
2. 前記制御部は、停車中に暖機要求がある場合、前記第１スイッチング素子には電流を流さず、前記第２スイッチング素子には電流を流して当該第２スイッチング素子で発生した熱を暖機要求がある機器に供給する第１暖機制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の暖機制御装置。
3. 前記制御部は、走行中に暖機要求がある場合、前記第１スイッチング素子をオンにして前記車両が前記モータから出力される動力で走行するために必要な電流である駆動電流を前記インバータおよび前記モータに流しつつ、前記第２スイッチング素子に電流を流して当該第２スイッチング素子で発生された熱を暖機要求がある機器に供給する第２暖機制御を実行する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両の暖機制御装置。
4. 前記制御部は、前記第１暖機制御から前記第２暖機制御に移行する際、前記モータが力行するために必要な前記駆動電流を確保しつつ、前記第２スイッチング素子にも電流が流れることが可能な抵抗値となるように前記第２スイッチング素子の抵抗値を設定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両の暖機制御装置。
5. 前記暖機要求がある場合には、前記蓄電装置の暖機を行うための要求と、車室内を暖房するための要求とのうちの少なくともいずれか一方が含まれる
   ことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の車両の暖機制御装置。

Images