JP5831346B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動用モータ及びインバータを搭載した車両の制御装置に関する。

駆動源としての電気モータを搭載した電気自動車やハイブリッド車には、電気モータの動力源となる交流電力を電気モータへ供給するインバータが搭載されている。インバータは、駆動用バッテリと電気的に接続されており、バッテリに蓄電されている直流電力を交流電力に変換して電気モータへ供給する。インバータには、IGBTと呼ばれる高電圧，大電流に耐え得るトランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子が複数内蔵されており、複数の素子がスイッチング制御（切り換え制御）されることで交流電力が生成される。

インバータは、電気モータの作動中は常に交流電力を生成しているため、内蔵されているスイッチング素子が発熱して高温になる。特に、モータ出力が大きいほどスイッチング素子には大電流が流れるため、インバータはより高温になる。
そのため、従来から、車両にはインバータを冷却するための冷却装置が設けられている。例えば、特許文献１に記載の技術では、冷却装置として、インバータを冷却する冷却水の循環路がインバータの周囲に設けられている。この循環路には、ウォータポンプとラジエータとが介装され、ラジエータで冷やされた冷却水をウォータポンプによって循環させることでインバータの過熱が防止される。このように、冷却装置はインバータ保護のためには欠かせないものであり、特にウォータポンプはインバータの冷却に必要な冷却水の流量を常に冷却通路に流通させておくための、非常に重要な装置である。

特開２００９−１１２１３６号公報

しかしながら、インバータを冷却するための冷却媒体（例えば、冷却水や冷却オイル等）を冷却通路に送り込むためのポンプを常に作動させておくことは、ポンプの寿命を早めることになるため、寿命確保という観点から見れば不要な作動は可能な限り抑制することが望まれる。一方、ポンプは、一度停止後に再び作動が開始された場合、インバータの冷却に必要な流量を送り込むことができるようになるまでに一定の時間を要する。そのため、流量が十分でない状態でインバータに大電流が流れると、インバータ内のスイッチング素子がオーバーヒートにより焼損してしまうおそれがあり、むやみにポンプを停止させることができない。このように、ポンプの寿命確保とインバータの保護との両立が困難であるという課題がある。

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、ポンプの寿命確保とインバータの保護とを両立することができるようにした、車両制御装置を提供することを目的とする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する車両制御装置は、車両に搭載された車両駆動用のモータを駆動するための交流電力を生成するインバータと、前記インバータを冷却する冷却通路に冷却媒体を送り込むポンプと、前記モータの作動状態を切り替えるためのシフト装置により選択されたシフトポジションを検出するシフトポジションセンサと、前記シフトポジションセンサで検出されたシフトポジションが走行レンジに切り換わると前記ポンプを始動させるポンプ制御手段と、前記シフトポジションが前記走行レンジへ切り換えられた場合に、その切り換え時から所定時間が経過するまでの間、前記モータの車両出力トルクを制限するモータ制御手段と、を備えることを特徴としている。

つまり、前記ポンプ制御手段は、前記シフトポジションセンサで検出されたシフトポジションが前記走行レンジに切り換わる前は前記ポンプを停止させており、前記走行レンジへの切り換えに伴い前記ポンプの作動を開始する。
なお、前記シフト装置には、シフトレバーやシフトボタン等が含まれ、前記冷却媒体には、冷却水や冷却オイル等が含まれる。また、ここでいう「車両出力トルク」は、前記モータが出力するトルクの大きさを意味する。

（２）前記モータ制御手段は、前記切り換え時からの時間経過に伴って前記モータの車両出力トルクの制限を小さくすることが好ましい。
（３）また、前記インバータの温度を取得する温度取得手段を備え、前記モータ制御手段は、前記温度取得手段で取得された前記インバータの温度が高くなるにつれて前記モータの車両出力トルクの制限が大きくなるように修正することが好ましい。

（４）また、前記ポンプの回転数を検出する回転数センサを備え、前記モータ制御手段は、前記回転数センサで検出された前記回転数が増加するにつれて、前記モータの車両出力トルクの制限が小さくなるように修正することが好ましい。

開示の車両制御装置によれば、シフトポジションが走行レンジに切り換わる前はポンプは停止しているため、ポンプの不要な作動を極力抑制してポンプの寿命を確保することができる。また、この場合はモータがトルクを発生しないため、ポンプを停止させてもインバータがオーバーヒートするおそれはない。

さらに、ポンプは、シフトポジションが走行レンジに切り換わると始動されるため、モータの作動中は冷却媒体を冷却通路に送り込むことができ、インバータを冷却することができる。ただし、ポンプがインバータの冷却に必要とされる流量（必要流量）を冷却通路に流通させるまでには、ある程度の時間がかかる。そのため、本制御装置では、シフトポジションが走行レンジへ切り換えられた場合は、切り換え時から所定時間が経過するまでの間はモータの車両出力トルクを制限することで、この所定時間はインバータの発熱量を抑制する。

つまり、シフトポジションが走行レンジに切り換えられ、ポンプが必要流量を送り込むことができるようになるまでの間は、モータの車両出力トルクを抑制することでインバータの過熱（オーバーヒート）を防止することができる。したがって、本制御装置によれば、ポンプの寿命確保とインバータの保護とを両立することができる。

一実施形態に係る車両制御装置が適用された車両の構成を示すブロック図である。 インバータの冷却装置をモデル化した図である。 モータ制御を説明するためのものであり、（ａ）が時間経過に対する出力トルクＴの補正率Ａを表した補正率マップ、（ｂ）が時間経過に対する出力トルクＴの制限率Ｒを表した制限率フィルタである。 一実施形態に係る車両制御装置による制御内容を説明するフローチャートであり、（ａ）はポンプ制御に関するフローＰ、（ｂ）はモータ制御に関するフローＭである。 モータ制御の他の例を説明するためのものであり、（ａ）がインバータ温度Ｈに応じた修正率Ｂを取得するためのマップ、（ｂ）がポンプ回転数Ｎｐに応じた修正率Ｃを取得するためのマップ、（ｃ）が時間経過に対するモータの出力トルクＴの最大値Ｔ_MAXを示したマップである。

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．装置構成］
本実施形態に係る車両制御装置の構成について、図１を用いて説明する。ここでは、電気自動車に本制御装置を備えた場合を説明する。

図１に示すように、電気自動車（車両）１０には、駆動用の電気モータ（車両動力用モータ）１１（以下、モータ１１という），電力を蓄電するバッテリ１２，交流電力を生成するインバータ１３，冷却用のウォータポンプ（ポンプ）１４，シフトレバー（セレクターを含む；シフト装置）１５，アクセルペダル１６が設けられている。

モータ１１は、例えば高出力の永久磁石式同期型モータであり、インバータ１３から供給される交流電力を受けてロータ（回転子）を回転させ、電気エネルギを機械エネルギに変換する電動機である。モータ１１は図示しない駆動輪と機械的に接続され、モータ１１の駆動力は駆動輪へ伝達されて車両１０を走行させる。モータ１１の回転数Ｎｍ［rpm］は、インバータ１３で変換される交流電力の周波数に比例し、モータ１１のトルクＴ［Nm］は、モータ１１に供給する電流の大きさに比例する。そのため、インバータ１３を制御することでモータ１１の回転数Ｎｍ及びトルクＴを調整することができる。

バッテリ１２は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池であり、高電圧直流電流がインバータ１３によって交流に変換された後、モータ１１へ供給される。
インバータ１３は、バッテリ１２と電気的に接続され、バッテリ１２から供給される直流電流を三相交流電流へ変換して、モータ１１へ供給する電力変換装置である。インバータ１３には、複数（例えば三つ）のスイッチング素子が内蔵されており、複数の素子が後述するモータ制御部４からの指令に基づいてスイッチング制御されることで、三相交流電流を生成する。また、これらのスイッチング素子をスイッチングする切り換え周期（各スイッチング素子に電流が流れる時間）を変更することで交流電流の周波数を変更できるようになっている。

スイッチング素子は、例えばIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）やサイリスタ等であり、ここでは高耐圧、大電流により適したIGBTを用いる。IGBTは、モータ１１が作動しているときは常にスイッチング制御されて交流電力を生成している。このとき、IGBTには比較的大きな電流が流れているため、IGBTは発熱して高温になる。特にIGBTに大電流が流れたときは、最も発熱量が大きく、これによりインバータ１３の温度Ｈも高温となる。これを冷却するために、インバータ１３の周辺には冷却装置が設けられる。

冷却装置は、ウォータポンプ１４，冷却通路１７及びラジエータ１８から構成される。ウォータポンプ１４は、冷却通路１７（図２参照）に冷却媒体（例えば、冷却水）を流通させる（送り込む）電動ポンプ（電動圧送装置）であり、バッテリ１２から供給される電力によって作動する。なお、ここでは冷却媒体として冷却水が用いられる例を説明するが、冷却媒体として冷却オイルが用いられてもよい。

図２に示すように、インバータ１３の周辺には冷却通路１７が設けられ、冷却通路１７を冷却媒体が流通することでインバータ１３の熱を吸収し、これによりインバータ１３が冷却される。冷却通路１７は、冷却媒体が一方向に流れる循環回路であり、この冷却通路１７上にはウォータポンプ１４及びラジエータ１８が介装されている。なお、ラジエータ１８は冷却媒体の熱を放熱するための装置である。ここでは、ウォータポンプ１４及び冷却通路１７はインバータ１３専用のポンプ及び冷却通路として構成されているが、他の装置（例えばバッテリ，モータ等）を冷却する構成と併用されていてもよい。

ウォータポンプ１４の作動／非作動（停止）は、後述のポンプ制御部３によって制御される。ウォータポンプ１４は、回転数に応じて吐出量（冷却通路１７に送り込むことができる冷却媒体の流量）が決定される。ここでは、ウォータポンプ１４は、作動が開始されると、所定流量（必要流量）Ｑを吐出できる所定回転数Ｎｐ_Qまでポンプ回転数Ｎｐを自動的に上昇させ、所定回転数Ｎｐ_Qまで上昇した後は所定回転数Ｎｐ_Qを維持する。つまり、ウォータポンプ１４はポンプ制御部３によって作動／停止（オンオフ）制御のみ行われるものである。なお、この所定流量Ｑは、インバータ１３を十分冷却可能な冷却媒体の流量である。

シフトレバー１５は、ドライバの操作によって車両１０の走行状態を選択して切り替えるための切替装置（シフト装置）であり、運転席近傍に設けられる。シフトレバー１５は、ここでは、パーキング（Ｐレンジ），ニュートラル（Ｎレンジ），ドライブ（Ｄレンジ），リバース（Ｒレンジ）の各レンジに切り替えられるように構成されている。ドライバは、シフトレバー１５を切り替え操作することで走行状態を選択する。なお、シフト装置はレバーに限られず、例えばボタン式であってもよい。

シフトレバー１５には、シフトレバー１５で選択されている現在のシフトポジション（操作位置）ＳＰを検出するシフトポジションセンサ２５が設けられる。シフトポジションセンサ２５は、例えばシフトレバー１５の操作位置に応じたポジション信号（ポジション情報）を出力する。シフトポジションセンサ２５で検出されたポジション情報は、後述の車両ＥＣＵ１に随時伝達される。

すなわち、シフトレバー１５の切り替え操作とモータ１１の作動とは連動しており、例えばシフトレバー１５がＰレンジ又はＮレンジに切り替えられたときは、モータ１１は停止されて無負荷状態となる。また、シフトレバー１５がＤレンジ又はＲレンジに切り替えられたときは、モータ１１は作動される。以下、Ｐレンジ及びＮレンジ以外のレンジ（ここでは、Ｄレンジ及びＲレンジ）を「走行レンジ」と呼ぶ。つまり走行レンジとは、モータ１１が仕事をしている（モータ１１に負荷がかかっている）状態を意味する。

アクセルペダル１６の近傍には、アクセルペダル１６の開度θを検出するアクセル開度センサ（ＡＰＳ）２６が設けられる。アクセル開度センサ２６は、例えばドライバによるアクセルペダル１６の踏み込み操作量に応じた開度信号（開度情報）を出力する。アクセル開度センサ２６で検出されたアクセル開度情報は、随時車両ＥＣＵ１に伝達される。
また、車両１０の任意の位置に設けられた車速センサ２７は、自車両の車速Ｖを検出するものであり、例えば駆動輪の回転速度に応じた車速信号（車速情報）を出力する。車速センサ２７で検出された車速情報は、随時車両ＥＣＵ１に伝達される。

また、車両１０には、これら装置を制御する電子制御装置（Electric Control Unit，以下ＥＣＵという）が設けられる。ここでは、インバータ１３及びウォータポンプ１４を制御するインバータＥＣＵ２と車両１０を統合制御する車両ＥＣＵ（ＥＶ−ＥＣＵ）１とが設けられている。インバータＥＣＵ２及び車両ＥＣＵ１は、それぞれメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるコンピュータである。また、車両１０には、これらの他にも図示しないバッテリＥＣＵや空調ＥＣＵ，ブレーキＥＣＵ等の各種ＥＣＵが設けられる。

車両ＥＣＵ１は、各種ＥＣＵと情報伝達可能に接続されている。車両ＥＣＵ１は、その入力側にシフトポジションセンサ２５，アクセル開度センサ２６，車速センサ２７が接続され、ドライバからの意思（要求）や車両の走行状態等を監視し、各種ＥＣＵへ情報を伝達する。また、インバータＥＣＵ２は、その出力側にインバータ１３及びウォータポンプ１４が接続される。本制御装置は、主にインバータＥＣＵ２に備えられる機能によって実現される。

［２．制御構成］
インバータＥＣＵ２は、ポンプ制御部３としての機能要素と、車両動力用のモータ制御部４としての機能要素とを有する。

ポンプ制御部（ポンプ制御手段）３は、モータ１１の作動状態に応じて、ウォータポンプ１４の作動／非作動を制御するものである。具体的には、ポンプ制御部３は、車両ＥＣＵ１からシフトポジションセンサ２５で検出されたポジション情報を取得し、シフトポジションＳＰが走行レンジでないとき（すなわち、モータ１１が無負荷状態の場合）は、ウォータポンプ１４を停止させる。一方、ポンプ制御部３は、シフトポジションＳＰが走行レンジであるとき（すなわち、モータ１１に負荷がかかっている場合）は、ウォータポンプ１４を作動させる。

つまり、ポンプ制御部３は、車両ＥＣＵ１から取得したポジション情報に基づいて、モータ１１が停止している場合は、ウォータポンプ１４を停止させて不要な作動を抑制する。一方、シフトポジションＳＰが走行レンジに切り換えられてモータ１１が仕事をする場合は、ウォータポンプ１４を始動させ、冷却通路１７に冷却媒体を流通させてインバータ１３を冷却する。

モータ制御部（モータ制御手段）４は、ドライバからの出力要求と現在の走行状態とに基づいて、モータ１１の作動を制御するためにインバータ１３を制御するものであり、目標トルク設定部４ａとしての機能要素と、出力トルク制御部４ｂとしての機能要素とを備える。

目標トルク設定部４ａは、シフトポジションセンサ２５で検出されたシフトポジションＳＰ，アクセル開度センサ２６で検出されたアクセル開度θ，車速センサ２７で検出された車速Ｖから、ドライバの要求するトルク（目標トルク）Ｔ_TGTを演算して設定するものである。具体的には、目標トルク設定部４ａは、まず車両ＥＣＵ１からポジション情報を取得して、シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジであれば、目標トルクＴ_TGTを０に設定する。

一方、目標トルク設定部４ａは、シフトポジションＳＰが走行レンジであれば、続けて開度情報及び車速情報を取得し、アクセル開度θと車速Ｖとから目標トルクＴ_TGTを設定する。目標トルクＴ_TGTの設定手法は任意であり、例えば、シフトポジションＳＰ毎に（ここではＤレンジ及びＲレンジ毎に）、アクセル開度θと車速Ｖと目標トルクＴ_TGTとの関係を予めマップ化しておき、これらマップを用いて目標トルクＴ_TGTを設定する。

出力トルク制御部４ｂは、目標トルク設定部４ａで設定された目標トルクＴ_TGTから指示トルク（トルク指令値）Ｔ_Cを設定し、指示トルクＴ_Cに応じたトルクをモータ１１に出力させるためにインバータ１３を制御するものである。出力トルク制御部４ｂは、図３（ａ）に示すマップを用いて目標トルクＴ_TGTにフィルタ処理をして指示トルクＴ_Cを設定する。図３（ａ）は、時刻ｔ₀からの経過時間に対する出力トルク（車両出力トルク）Ｔの補正率Ａを表した補正率マップである。なお、ここでいう「出力トルクＴ」とは、モータ１１が実際に出力するトルクを意味し、出力トルク制御部４ｂが設定する指示トルクＴ_Cと同一とみなしてもよい。

出力トルク制御部４ｂは、目標トルク設定部４ａで設定された目標トルクＴ_TGTに補正率Ａ（０＜Ａ≦１）を乗じた値を指示トルクＴ_Cとして設定する（すなわち、Ｔ_C＝Ａ×Ｔ_TGT）。つまり、この補正率Ａは、実際にモータ１１に出力させる出力トルクＴを決定するために用いる補正係数である。図３（ａ）に示すように、補正率Ａは、時刻ｔ₀では初期補正率Ａ₀（Ａ₀＜１）に設定され、時間経過に伴って徐々に（滑らかに）大きくなるように設定されている。そして、時刻ｔ₁において補正率Ａ＝１に設定され、時刻ｔ₁以降は常に補正率Ａは１に設定されている。

ここで、時刻ｔ₀は、シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジから走行レンジへ切り換えられた「切り換え時」である。また、時刻ｔ₁は、ウォータポンプ１４の回転数Ｎｐが所定回転数Ｎｐ_Qに達した時刻である。また、切り換え時ｔ₀から時刻ｔ₁までの時間は、ウォータポンプ１４の作動開始からポンプ回転数Ｎｐが所定回転数Ｎｐ₀まで上昇するのに要する時間であり、これを所定時間Ｚ（Ｚ＝ｔ₁−ｔ₀）とする。ここでは、ウォータポンプ１４はオンオフ制御のみ行われるものであるため、所定回転数Ｎｐ_Qまで上昇するのに要する所定時間Ｚは、予め所定の値が設定されている。

つまり、出力トルク制御部４ｂは、シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジから走行レンジに切り換えられた場合に、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚが経過するまでの間は、目標トルクＴ_TGTに１よりも小さい補正率Ａを乗じて指示トルクＴ_Cを設定する。言い換えると、出力トルク制御部４ｂは、所定時間Ｚの間は目標トルクＴ_TGよりも小さい指示トルクＴ_Cを設定して、モータ１１の出力トルクＴを制限する。なお、補正率Ａは、切り換え時ｔ₀から徐々に大きく設定されているため、目標トルクＴ_TGTに対する出力トルクＴの制限は徐々に小さくなる。

出力トルク制御部４ｂが所定時間Ｚの間、モータ１１の出力トルクＴを制限する理由について説明する。シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジの場合、ポンプ制御部３はウォータポンプ１４を停止させており、シフトポジションＳＰが走行レンジに切り換えられたときにウォータポンプ１４の作動を開始する。しかし、ウォータポンプ１４のポンプ回転数Ｎｐは、作動開始（始動時）から徐々に増大するため所定回転数Ｎｐ_Qまで上昇するには所定の時間Ｚを要する。

つまり、所定時間Ｚの間は、ウォータポンプ１４によるインバータ１３の冷却が不足する可能性がある。例えば、この所定時間Ｚの間に、モータ１１の出力トルクＴを最大にしたいという要求がドライバから入力されると、インバータ１３はモータ１１へ大電流を流す必要があるため過熱（オーバーヒート）してしまうおそれがある。そのため、出力トルク制御部４ｂは、ウォータポンプ１４のポンプ回転数Ｎｐが所定回転数Ｎｐ_Qに上昇するまでの所定時間Ｚの間は、モータ１１の出力トルクＴを制限してインバータ１３を保護する。

なお、補正率Ａを別の表現にすると、モータ１１の出力トルクＴの制限率Ｒとも表すことができる。図３（ｂ）は、切り換え時ｔ₀からの時間経過に対する出力トルクＴの制限率Ｒを表した制限率フィルタである。なお、制限率Ｒとは、１から補正率Ａを減じた値である（すなわち、Ｒ＝１−Ａ）。図３（ｂ）に示すように、制限率Ｒは、時刻ｔ₀では初期制限率Ｒ₀に設定され、時刻ｔ₁以降では０に設定される。また、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までの間（所定時間Ｚの間）は、制限率Ｒは徐々に（滑らかに）小さく設定される。

つまり、モータ１１の出力トルクＴは、シフトポジションＳＰの走行レンジへの切り換え時ｔ₀において最も制限され、その後は徐々に制限が小さくなる。換言すると、出力トルク制御部４ｂは、目標トルクＴ_TGTに対して、制限率フィルタによってフィルタ処理をして指示トルクＴ_Cを設定し、出力トルクＴを制限する。

なお、出力トルク制御部４ｂは、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚ以上の時間が経過したときは、補正率Ａは常に１（制限率Ｒは常に０）に設定されているため、目標トルクＴ_TGTを指示トルクＴ_Cとして設定し、設定した指示トルクＴ_Cをモータ１１が出力するようにインバータ１３を制御する。つまり、ウォータポンプ１４の回転数Ｎｐが所定回転数Ｎｐ_Qまで上昇した後は、出力トルクＴの制限は行わない。なお、ここでは、図３（ａ）の補正率マップが予めインバータＥＵＣ２に記憶されており、出力トルク制御部４ｂは、これを用いてモータ１１の出力トルクＴを制御する。つまり、補正率Ａは、切り換え時ｔ₀から経過した時間によってある値に定まる。なお、補正率マップの代わりに図３（ｂ）の制限率フィルタが記憶されていてもよい。

［３．フローチャート］
次に、図４（ａ）及び（ｂ）を用いてインバータＥＣＵ２で実行される制御の手順の例を説明する。図４（ａ）はポンプ制御部３によって実行される制御フローＰであり、図４（ｂ）はモータ制御部４によって実行される制御フローＭである。これらフローＰ及びフローＭは、それぞれ所定の制御周期で互いに独立して動作するとともに、フローＭにはフローＰのフラグ情報が伝達される。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能（手段）が、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって動作することによって実施される。本車両制御装置は、パワースイッチ（電源スイッチ）がオンにされたら、図４（ａ）及び（ｂ）に示すフローＰ及びフローＭをスタートする。

図４（ａ）に示すように、フローＰのステップＰ１０では、シフトポジションセンサ２５で検出されたシフトポジションＳＰが車両ＥＣＵ１から取得される。ステップＰ２０では、取得されたシフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジであるか否かが判定される。シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジであるときは、ステップＰ３０へ進んでフラグＦがＦ＝０に設定され、ウォータポンプ（ＷＰ）１４が停止されて（ステップＰ４０）、フローＰがリターンされる。つまり、モータ１１が停止しているときはウォータポンプ１４を停止させることで、ウォータポンプ１４の寿命が確保される。

一方、シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジでないときは、ステップＰ３５へ進んでフラグＦがＦ＝１に設定され、ウォータポンプ１４が作動されて（ステップＰ４５）、フローＰがリターンされる。これにより、モータ１１の作動中はウォータポンプ１４によるインバータ１３の冷却が実施されるため、インバータ１３のオーバーヒートが抑制される。ここで、フラグＦは、シフトポジションＳＰが走行レンジであるか否かをチェックするための変数である。フラグＦがＦ＝０のときは、シフトポジションＳＰが走行レンジ以外（Ｐレンジ又はＮレンジ）であることを意味し、フラグＦがＦ＝１のときは、シフトポジションＳＰが走行レンジであることを意味する。このフラグＦはフローＭで用いられる。

図４（ｂ）に示すように、フローＭのステップＭ１０では、フラグＦがＦ＝１であるか否かが判定される。このステップでは、シフトポジションＳＰが走行レンジであるか否か、すなわちモータ１１が作動しているか否かが判断される。フローＰのステップＰ３５においてフラグＦがＦ＝１に設定されていれば、ステップＭ２０においてフラグＧがＧ＝０であるか否かが判定される。また、フローＰのステップＰ３０においてフラグＦがＦ＝０に設定されていれば、ステップＭ１００へ進み、フラグＧがＧ＝０に設定される。

ここで、フラグＧは、タイマによる計測が開始されているか否かをチェックするための変数であり、フラグＧ＝０はタイマ計測が行われていないことを意味し、フラグＧ＝１はタイマが計測中であることを意味する。ステップＭ１０においてフラグＦがＦ＝１であると判定され、続くステップＭ２０においてフラグＧがＧ＝０であると判定されたときは、シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジから走行レンジへ切り換えられた切り換え時ｔ₀であるため、ステップＭ３０においてタイマによる計測が開始される。これにより、図３（ａ）に示す補正率マップの横軸の時間が決定される。

続くステップＭ４０では、フラグＧがＧ＝１に設定され、ステップＭ５０では、車両ＥＣＵ１からポジション情報，開度情報及び車速情報の各種情報が取得される。ステップＭ６０では、これらの各種情報から目標トルクＴ_TGTが設定される。次いでステップＭ７０では、補正率マップからタイマの計測時間ｔでの補正率Ａが取得される。そして、ステップＭ８０では、目標トルクＴ_TGT及び補正率Ａから指示トルクＴ_Cが設定され、続くステップＭ９０では、設定された指示トルクＴ_Cがインバータ１３に伝達され、モータ１１が制御されてフローＭがリターンされる。

次の制御周期において、フラグＦがＦ＝１であれば（シフトポジションＳＰが走行レンジのままであれば）、ステップＭ２０の判定ではＮＯルートからステップＭ５０へ進む。そして、この制御周期での各種情報が取得されて、目標トルクＴ_TGTが再び設定される（ステップＭ６０）。次いで、この制御周期でのタイマの計測時間ｔに対応する補正率Ａが新たに取得されて（ステップＭ７０）、この時刻ｔでの指示トルクＴ_Cが設定される（ステップＭ８０）。そして、ステップＭ９０においてモータ制御が実行され、これらのステップが繰り返し実行される。

また、駐車や信号待ち等でシフトポジションＳＰが走行レンジからＰレンジ又はＮレンジに切り換えられた場合は、フローＰではステップＰ３０においてフラグＦがＦ＝０に設定されるとともにウォータポンプ１４が停止される。そして、フローＭでは、ステップＭ１０においてＮＯルートからステップＭ１００，Ｍ１１０へ進み、タイマが停止されるとともに、それまでカウントしていた計測時間ｔがリセットされる。つまり、シフトポジションＳＰがＰレンジ又はＮレンジに切り換えられると、補正率マップの横軸の時間が０にリセットされる。そして、次にシフトポジションＳＰが走行レンジに切り換えられたときは、その切り換え時ｔ₀からの経過時間（タイマの計測時間ｔ）に応じた補正率Ａが取得される。

［４．効果］
したがって、本実施形態に係る車両制御装置によれば、シフトポジションＳＰが走行レンジに切り換わる前はウォータポンプ１４を停止させているため、ウォータポンプ１４の不要な作動を極力抑制してウォータポンプ１４の寿命を確保することができる。また、この場合はモータ１１がトルクを発生しないため、ウォータポンプ１４を停止させてもインバータ１３がオーバーヒートするおそれはない。

さらに、ウォータポンプ１４は、シフトポジションＳＰが走行レンジに切り換わると始動される。ただし、ウォータポンプ１４がインバータ１３の冷却に必要とされる流量（必要流量）を冷却通路１７に流通させるまでには、ある程度の時間がかかる。そのため、本制御装置では、シフトポジションＳＰが走行レンジへ切り換えられた場合は、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚが経過するまでの間はモータ１１の出力トルクＴを制限することで、この所定時間Ｚはインバータ１３の発熱量を抑制する。

つまり、シフトポジションＳＰが走行レンジに切り換えられ、ウォータポンプ１４が必要流量を送り込むことができるようになるまでの間は、モータ１１の出力トルクＴを抑制することでインバータ１３のオーバーヒートを防止することができ、インバータ１３を保護することができる。したがって、本制御装置によれば、ウォータポンプ１４の寿命確保とインバータ１３の保護とを両立することができる。

また、モータ１１の出力トルクＴを制限するために、図３（ａ）に示す補正率マップを用いることで、簡素な制御構成でモータ１１の出力トルクＴを制限することができる。このとき、シフトポジションＳＰの走行レンジへの切り換え時ｔ₀からの時間経過に伴って、モータ１１の出力トルクＴの制限が小さくなるように設定されているため、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚが経過したときに、急激に出力トルクＴが大きくなるようなことがなく、安全性を高めるとともにドライバビリティを向上させることができる。

［５．変形例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記実施形態では、モータ１１の出力トルクＴを制限するときに、図３（ａ）に示す補正率マップを用い、シフトポジションＳＰの走行レンジへの切り換え時ｔ₀からの時間経過に応じて補正率Ａを取得しているが、モータ１１の出力トルクＴの制限手法は上記したものに限られない。

例えば、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚが経過するまでの間、図３（ａ）の補正率マップに加え、インバータ１３の温度Ｈを監視しながらモータ１１の出力トルクＴをさらに制限する構成であってもよい。この場合、車両１０には、図１中に二点鎖線で示すように、インバータ１３の温度Ｈを検出する温度センサ（温度取得手段）２３が設けられる。温度センサ２３は、例えばインバータ１３の内部の発熱しやすいスイッチング素子近傍に設けられ、このスイッチング素子の温度をインバータ１３の代表温度Ｈとして出力する。温度センサ２３で検出されたインバータ温度Ｈは、随時インバータＥＣＵ２へ伝達される。

出力トルク制御部４ｂは、上記実施形態と同様、図３（ａ）に示す補正率マップから、切り換え時ｔ₀からの経過時間に応じた補正率Ａを取得する。さらに、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚが経過するまでの間、図５（ａ）に示すマップから、インバータ１３の温度Ｈに応じた修正率Ｂを取得する。ここで、図５（ａ）は、インバータ１３の温度Ｈが高くなるにつれて出力トルクＴの制限が大きくなるように、出力トルクＴの補正率Ａ（又は制限率Ｒ）を修正する修正率Ｂを示したマップである。つまり、インバータ温度Ｈが低いほど修正率Ｂは高く、インバータ温度Ｈが高いほど修正率Ｂは低く設定されている。なお、修正率Ｂは、その値が低いほど補正率Ａを低い値に修正する（つまり、出力トルクＴの制限を大きくするように修正する）。

例えば、ある時間ｔ_X（ｔ₀＜ｔ＜ｔ₁）において補正率ＡがＡ＝0.8であった場合、上記実施形態では、指示トルクＴ_Cは目標トルクＴ_TGTの0.8倍に設定されるが、ここでは、さらにこの時間ｔ_Xにおけるインバータ温度Ｈに対応した修正率Ｂが取得され、補正率Ａに修正率Ｂを乗じた値を目標トルクＴ_TGTにさらに乗じて指示トルクＴ_Cとする。なお、修正率Ｂは、Ａ×Ｂの値が０よりも大きく１以下（０＜Ａ×Ｂ≦１）となるような値である。このようにして設定された指示トルクＴ_Cをインバータ１３に伝達してモータ１１を制御することにより、出力トルクＴの制限が修正される。

つまり、出力トルク制御部４ｂは、インバータ１３の温度Ｈが高くなるにつれて、モータ１１の出力トルクＴの制限が大きくなるように修正する。これにより、インバータ１３の温度Ｈを常に監視しながら出力トルクＴの制限を修正することが可能なため、インバータ１３のオーバーヒートを確実に防ぐことができる。さらに過剰な出力トルクＴの制限が抑制されるため、ドライバビリティを向上させることができる。

なお、インバータ１３の温度Ｈを取得する手段は、温度センサ２３に限られない。例えば、外気温度を検出する外気温度センサを設け、インバータＥＣＵ２においてインバータ１３の作動時間と電流の大きさとに基づいてインバータ１３の温度上昇を推定し、外気温度センサで検出した温度に推定した温度上昇を加算してインバータ１３の温度Ｈを取得してもよい。

また、他の例として、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚが経過するまでの間、図３（ａ）の補正率マップに加え、ウォータポンプ１４の回転数Ｎｐを監視しながらモータ１１の出力トルクＴを制限する構成であってもよい。つまり、上記実施形態では、ウォータポンプ１４はポンプ制御部３によってオンオフ制御のみ行われるものであったが、ウォータポンプ１４の回転数（回転速度）Ｎｐを制御することで冷却通路１７に吐出する流量を制御できるものであってもよい。この場合、車両１０には、図１中に二点鎖線で示すように、ウォータポンプ１４の回転数Ｎｐを検出する回転数センサ２４が設けられ、回転数センサ２４で検出されたポンプ回転数Ｎｐは、随時インバータＥＣＵ２へ伝達される。

出力トルク制御部４ｂは、上記実施形態と同様、図３（ａ）に示す補正率マップから、切り換え時ｔ₀からの経過時間に応じた補正率Ａを取得する。さらに、切り換え時ｔ₀から所定時間Ｚが経過するまでの間、図５（ｂ）に示すマップから、ウォータポンプ１４の回転数Ｎｐに応じた修正率Ｃを取得する。ここで、図５（ｂ）は、ウォータポンプ１４の回転数Ｎｐが増加するにつれて出力トルクＴの制限が小さくなるように、出力トルクＴの補正率Ａ（又は制限率Ｒ）を修正する修正率Ｃを示したマップである。つまり、ポンプ回転数Ｎｐが低いほど修正率Ｃは低く、ポンプ回転数Ｎｐが高いほど修正率Ｃは高く設定されている。なお、修正率Ｃは、その値が高いほど補正率Ａを高い値に修正する（つまり、出力トルクＴの制限を小さくするように修正する）。

例えば、ある時間ｔ_X（ｔ₀＜ｔ＜ｔ₁）において補正率ＡがＡ＝0.8であった場合、上記実施形態では、指示トルクＴ_Cは目標トルクＴ_TGTの0.8倍に設定されるが、ここでは、さらにこの時間ｔ_Xにおけるポンプ回転数Ｎｐに対応した修正率Ｃが取得され、補正率Ａに修正率Ｃを乗じた値を目標トルクＴ_TGTにさらに乗じて指示トルクＴ_Cとする。なお、修正率Ｃは、Ａ×Ｃの値が０よりも大きく１以下（０＜Ａ×Ｃ≦１）となるような値である。このようにして設定された指示トルクＴ_Cをインバータ１３に伝達してモータ１１を制御することにより、出力トルクＴの制限が修正される。

つまり、出力トルク制御部４ｂは、ウォータポンプ１４の回転数Ｎｐが増加するにつれて、モータ１１の出力トルクＴの制限が小さくなるように修正する。これにより、ウォータポンプ１４の冷却性能を監視しながら出力トルクＴを修正することが可能なため、インバータ１３のオーバーヒートを確実に防ぐことができる。さらに過剰な出力トルクＴの制限が抑制されるため、ドライバビリティを向上させることができる。

なお、出力トルク制御部４ｂは、図５（ａ）及び（ｂ）に示すマップを両方用いてモータ１１の出力トルクＴの制限を修正してもよい。つまり、目標トルクＴ_TGTに、補正率Ａと修正率Ｂ及びＣとを乗じて指示トルクＴ_Cを設定してもよい。

また、さらに他の例として、図３（ａ）に示す補正率マップの代わりに、図５（ｃ）に示すようなマップを用いて出力トルクＴの制限を行ってもよい。この図５（ｃ）のマップは、予めインバータＥＣＵ２に記憶されており、出力トルクＴの上限値Ｔ_ULが設定されている。図５（ｃ）に示すように、出力トルクＴの上限値Ｔ_ULは、切り換え時ｔ₀では最も低く設定されており、所定時間Ｚになるまでの間は徐々に大きく設定され、所定時間Ｚ以降はモータ１１の最大トルクＴ_MAXに設定されている。

出力トルク制御部４ｂは、設定した目標トルクＴ_TGTがその時刻における上限値Ｔ_UL以上の場合は、上限値Ｔ_ULを指示トルクＴ_Cとして設定する。一方、目標トルクＴ_TGTがその時刻における上限値Ｔ_ULよりも小さい場合は、目標トルクＴ_TGTを指示トルクＴ_Cとして設定する。つまり、出力トルク制御部４ｂは、設定された目標トルクＴ_TGTが予め設定された上限値Ｔ_UL以上になった場合のみ、目標トルクＴ_TGTを上限値Ｔ_ULでクリップして指示トルクＴ_Cとする。このような構成により、出力トルクＴの制限は本当に必要な場合のみ実施され、ドライバビリティを向上させることができる。

また、図３（ａ）に示す補正率マップの初期補正率Ａ₀をインバータ温度Ｈ又はポンプ回転数Ｎｐに応じて修正するように構成してもよい。例えば、切り換え時ｔ₀のインバータ温度Ｈが低いほど初期補正率Ａ₀を高く修正することで、最も出力トルクＴが制限される切り換え時ｔ₀のトルク制限が小さくなり、ドライバビリティを向上させることができる。

また、図３（ａ）の補正率マップの所定時間Ｚをポンプ回転数Ｎｐ又はインバータ温度Ｈに応じて修正するように構成してもよい。例えば、上記実施形態では、所定時間Ｚが予め設定された固定値とされているが、ポンプ制御部３によりウォータポンプ１４の回転数Ｎｐが制御可能であれば、所定時間Ｚをポンプ回転数Ｎｐに応じて修正することで、出力トルクＴが制限される時間を変更することができる。これにより、ウォータポンプ１４の寿命確保とインバータ１３の保護に加え、ドライバビリティを考慮した適切な制御を実施することができる。

なお、ここで説明したモータ制御の手法は例示であって、これら以外の方法によりモータ１１の出力トルクＴを制限してもよい。また、上記したマップはいずれも徐々に（滑らかに）変化するものを例示したが、例えばステップ状（階段状）に変化するマップを用いてもよい。
また、上記したシフトポジションＳＰは一例であって、例えば、Ｌレンジ（低速モード）やＢレンジ（ハイブリッド自動車や電気自動車においてエンジンブレーキ効果が強くなるモード）のように、上記四つのレンジ以外のレンジが設けられていてもよい。また、ＭＴ車のようにモータ１１の作動状態が細かく分類されていてもよい。このような場合は、モータ１１が無負荷状態とならない（すなわち、モータ１１が停止していない）レンジは、モータ１１が作動する走行レンジとなる。

また、上記実施形態では電気自動車１０に本制御装置が適用された例を説明したが、電気モータとエンジンとを動力源とするハイブリッド自動車に本制御装置を適用することも当然可能である。また、ウォータポンプは、ハイブリッド車であれば電動ポンプに限らず、エンジンによって駆動されるものでもよい。

１ 車両ＥＣＵ
２ インバータＥＣＵ
３ ポンプ制御部（ポンプ制御手段）
４ モータ制御部（モータ制御手段）
４ａ 目標トルク設定部
４ｂ 出力トルク制限部
１０ 電気自動車（車両）
１１ モータ（車両動力用のモータ，電気モータ）
１２ バッテリ
１３ インバータ
１４ ウォータポンプ（ポンプ）
１５ シフトレバー（シフト装置）
１６ アクセルペダル
１７ 冷却通路
１８ ラジエータ
２３ 温度センサ（温度取得手段）
２４ 回転数センサ
２５ シフトポジションセンサ
２６ アクセル開度センサ（ＡＰＳ）
２７ 車速センサ
ｔ₀ 切り換え時
Ｚ 所定時間

Claims (4)

1. 車両に搭載された車両動力用のモータを駆動するための交流電力を生成するインバータと、
   前記インバータを冷却する冷却通路に冷却媒体を送り込むポンプと、
   前記モータの作動状態を切り替えるためのシフト装置により選択されたシフトポジションを検出するシフトポジションセンサと、
   前記シフトポジションセンサで検出されたシフトポジションが走行レンジに切り換わると前記ポンプを始動させるポンプ制御手段と、
   前記シフトポジションが前記走行レンジへ切り換えられた場合に、その切り換え時から所定時間が経過するまでの間、前記モータの車両出力トルクを制限するモータ制御手段と、を備える
   ことを特徴とする、車両制御装置。
2. 前記モータ制御手段は、前記切り換え時からの時間経過に伴って前記モータの車両出力トルクの制限を小さくする
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記インバータの温度を取得する温度取得手段を備え、
   前記モータ制御手段は、前記温度取得手段で取得された前記インバータの温度が高くなるにつれて前記モータの車両出力トルクの制限が大きくなるように修正する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両制御装置。
4. 前記ポンプの回転数を検出する回転数センサを備え、
   前記モータ制御手段は、前記回転数センサで検出された前記回転数が増加するにつれて、前記モータの車両出力トルクの制限が小さくなるように修正する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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