JP6554604B2 - 電動車両の高電圧機器冷却システム - Google Patents

Description

この発明は、電動車両の駆動用モータに給電する高電圧のバッテリ及びバッテリの電圧を降圧して低電圧機器に印加するＤＣ／ＤＣコンバータ等の高電圧機器を冷却する電動車両の高電圧機器冷却システムに関する。

電動車両（以下、単に車両ともいう。）、例えば電気自動車、ハイブリッド自動車、レンジエクステンダ自動車及び燃料電池自動車は、駆動用のモータとモータに給電するバッテリとを備える。更に、車両は、バッテリの電圧を降圧してエアコンや各種ＥＣＵ等に印加するＤＣ／ＤＣコンバータを備える。バッテリやＤＣ／ＤＣコンバータ等の高電圧機器は、走行負荷に応じて発熱し、温度変化に応じて性能が変化する。このため、高電圧機器の温度制御、特に冷却が必要である。高電圧機器の温度制御に関しては様々な文献がある。

特開２０１３−１８４５６２号公報は、車室内又は車室外の空気を、高電圧機器を含むＩＰＵ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｔ）に供給できるシステムを開示する。このシステムは、ＩＰＵと空調装置（ＨＶＡＣ）とが高圧用ファンを介して直結される構造を備えており、高圧用ファンを作動させることによりエバポレータで冷却された空気をＩＰＵに供給する。

特許第４４４２２３１号公報は、電動車両に設定される走行モードに応じて蓄電装置（バッテリ）を冷却する装置を開示する。この装置は、車両の走行モードが通常走行を示す第１の走行モードであるのか、第１の走行モードよりも蓄電機構の温度が上昇する傾向を示す第２の走行モードであるのかを検知する。そして、検知した走行モードと蓄電装置の温度に基づいて冷却ファンを制御する。

特許第４２５４７８３号公報は、冷却ファンの風量によって二次電池の充放電量の制限値を予め設定された複数の制限値から選択して変更する装置を示す。この装置において、冷却ファンの風量は、ユーザが行うモード切替操作に応じて変更される。

特許第４９２４３０１号公報は、車室の空気を電池へ導く第１の冷却経路（第１の冷却モード）と、空調装置からの空気を電池へ導く第２の冷却経路（第２の冷却モード）と、を選択し設定する装置を示す。この装置は、電池の冷却能力が低いときに、電池の熱負荷が低い状態から第２の冷却モードを選択する。

バッテリの最適温度はＤＣ／ＤＣコンバータの最適温度よりも低い。このため、バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータに空気を供給して冷却する場合、バッテリがＤＣ／ＤＣコンバータの上流側に配置される。この配置によると、バッテリの熱を吸熱した空気がＤＣ／ＤＣコンバータに供給されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータの冷却には送風量が必要となる。しかし、バッテリを中心とした温度制御を行うと、バッテリの温度によっては送風量を減らす場合があり、ＤＣ／ＤＣコンバータの冷却を十分に行えないこともあり得る。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、バッテリだけでなくＤＣ／ＤＣコンバータも十分に冷却できる電動車両の高電圧機器冷却システムを提供することを目的とする。

本発明は、電動車両を駆動させるモータに給電するバッテリと、前記バッテリの電圧を所定電圧まで降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、空気を冷却する空気冷却部を有する空調装置と、車室内の空気又は前記空調装置により冷却された空気を前記バッテリ及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給する送風装置と、を備える電動車両の高電圧機器冷却システムであって、前記バッテリの温度及び発熱量に基づいて前記バッテリの冷却に適したバッテリ冷却方法を判定するバッテリ判定部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの温度に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータの冷却に適したＤＣ／ＤＣ冷却方法を判定するＤＣ／ＤＣ判定部と、前記バッテリ判定部による判定結果と、前記ＤＣ／ＤＣ判定部による判定結果と、に基づいて最終冷却方法を決定する決定部と、前記決定部により決定された前記最終冷却方法に基づいて前記送風装置を制御する制御部と、を備える。本発明は、バッテリの冷却に適したバッテリ冷却方法を判定するだけでなく、ＤＣ／ＤＣコンバータの冷却に適したＤＣ／ＤＣ冷却方法を判定して最終冷却方法を決定する。このため、バッテリだけでなくＤＣ／ＤＣコンバータの冷却を十分に行うことができる。このようにバッテリやＤＣ／ＤＣコンバータ等を備える高電圧機器の冷却を十分に行うことにより、車両のパフォーマンスを高い次元で維持することができる。

本発明において、前記電動車両に設定される走行モードと、前記車室内の空調状態と、に基づいて許可可能な可能冷却方法を判定する冷却判定部を更に備え、前記決定部は、前記冷却判定部による判定結果と、前記バッテリ判定部による判定結果と、前記ＤＣ／ＤＣ判定部による判定結果と、に基づいて前記最終冷却方法を決定してもよい。上記構成によれば、高電圧機器（バッテリ及びＤＣ／ＤＣコンバータ）の冷却に適した冷却方法（バッテリ冷却方法、ＤＣ／ＤＣ冷却方法）を判定するだけでなく、許可可能な可能冷却方法を判定することにより、車室内の空調状態に影響を及ぼすことなく高電圧機器の冷却を行うことができる。

本発明において、前記冷却判定部は、前記可能冷却方法として、送風量、又は、冷却の非許可、又は、前記送風装置又は前記空調装置の故障、のいずれかを選択してもよい。上記構成によれば、冷却可能か否かが判定され、冷却可能な場合は送風量が選択されるため、車室内の空調状態に影響を及ぼすことなく高電圧機器の冷却を適切に行うことができる。

本発明において、前記バッテリ判定部は、前記バッテリ冷却方法として、前記空調装置により冷却された空気による冷却と前記車室内の空気による冷却のいずれかを選択すると共に送風量を選択してもよいし、前記ＤＣ／ＤＣ判定部は、前記ＤＣ／ＤＣ冷却方法として、前記車室内の空気による冷却を選択すると共に送風量を選択してもよい。上記構成によれば、高電圧機器に対する送風方式及び送風量が選択されるため、高電圧機器の冷却を適切に行うことができる。

本発明において、前記冷却判定部が送風量を選択した場合に、前記決定部は、前記冷却判定部により選択された送風量を上限とし、前記バッテリ判定部により選択された送風量と前記ＤＣ／ＤＣ判定部により選択された送風量のうち大きい方を選択してもよい。上記構成によれば、バッテリの冷却に適した送風量とＤＣ／ＤＣコンバータの冷却に適した送風量のうち大きい方が選択されるため、各高電圧機器の冷却効果を大きくすることができる。

本発明において、前記冷却判定部により送風量が選択され、更に、選択された送風量が強弱のうちの弱であり、且つ、前記ＤＣ／ＤＣ判定部により選択された送風量が強中弱のうちの強又は中である場合に、前記決定部は、前記最終冷却方法として、前記車室内の空気による冷却を選択し、強中弱のうち強又は中の送風量を選択してもよい。空調装置が弱冷却で動作中にＤＣ／ＤＣコンバータの負荷が増加すると、ＤＣ／ＤＣコンバータの冷却が足りなくなる。このため、弱冷却と比較して冷却効果が高い車室内の空気による冷却を選択することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータを効果的に冷却できる。

本発明において、前記送風装置により供給される空気の上流側に前記バッテリが配置され、下流側に前記ＤＣ／ＤＣコンバータが配置されていてもよい。上記構成によれば、比較的発熱量が低いバッテリが先に冷却され、発熱量が高いＤＣ／ＤＣコンバータが後に冷却されるため、高電圧機器を効率よく冷却することが可能である。

本発明において、前記走行モードは前記電動車両の乗員により選択されてもよい。

本発明によれば、バッテリだけでなくＤＣ／ＤＣコンバータの冷却を十分に行うことができる。このようにバッテリやＤＣ／ＤＣコンバータ等の高電圧機器の冷却を十分に行うことにより、車両のパフォーマンスを高い次元で維持することができる。

図１は高電圧機器冷却システムのシステム構成図である。 図２は高電圧機器冷却システムのブロック図である。 図３は記憶部で記憶されるマップである。 図４は高電圧機器冷却システムで実行される処理のフローチャートである。

以下、本発明について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態に係る高電圧機器冷却システムは走行用のモータを備えた電動車両に設けられるものである。電動車両には、電気自動車、ハイブリッド自動車、レンジエクステンダ自動車及び燃料電池自動車等が含まれる。

［１ システム構成］
図１を用いて本実施形態に係る高電圧機器冷却システム１０のシステム構成を説明する。図１は高電圧機器冷却システム１０のシステム構成を簡略化して示す。高電圧機器冷却システム１０は、ＨＶＡＣ１４と、ＩＰＵファン５０と、ＩＰＵ５２と、モータ６４と、エアコンＥＣＵ６６（Ａ／ＣＥＣＵ６６ともいう。）と、駆動系ＥＣＵ６８と、ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０と、を備える。高電圧機器冷却システム１０は、ＨＶＡＣ１４とＩＰＵファン５０とを協調させてＩＰＵ５２を冷却するものである。

ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）１４は車室１２内の空気を調整する空気調和機であり、流路１６と、フィルタ３６と、ブロアファン３８と、エバポレータ４０と、ヒータ４２と、を備える。流路１６は、車室１２内の空気を取り込む内気循環流路１８と、外部の空気を取り込む外気導入流路２０と、内気循環流路１８及び外気導入流路２０に接続される共通流路２２と、共通流路２２に接続される第１送風流路２４、第２送風流路２６、第３送風流路２８と、を備える。また、流路１６は、図示しないアクチュエータの動作に応じて開閉動作する第１〜第３切替ドア３０、３２、３４を備える。

第１切替ドア３０は、内気循環流路１８と外気導入流路２０のいずれか一方の流路１６を共通流路２２に対して開放し、他方の流路１６を共通流路２２に対して閉塞する。第２、第３切替ドア３２、３４は連動して、共通流路２２を第１送風流路２４、第２送風流路２６、第３送風流路２８に対して開放し、又は、閉塞する。

内気循環流路１８は、車室１２内に設けられた空気導入口１８ａに連通する。外気導入流路２０は、車室１２外に設けられた空気導入口２０ａに連通する。第１送風流路２４、第２送風流路２６、第３送風流路２８は、車室１２内に設けられた別々の送風口に連通する。例えば、第１送風流路２４は、運転席の上部に向けられた送風口２４ａに連通する。第２送風流路２６は、運転席の足元に向けられた送風口２６ａに連通する。第３送風流路２８はフロントガラスに向けられた送風口２８ａに連通する。

共通流路２２には、フィルタ３６と、ブロアファン３８と、エバポレータ４０と、ヒータ４２が設けられる。フィルタ３６は、内気循環流路１８又は外気導入流路２０から取り込まれる空気を濾過して下流側に供給する。ブロアファン３８は、フィルタ３６で濾過された空気を下流側に供給する。エバポレータ４０は、ブロアファン３８から供給された空気を冷却して下流側に供給する。ヒータ４２は、エバポレータ４０で冷却された空気を暖めて下流側に供給する。

ＨＶＡＣ１４の外部にはＩＰＵ送風ダクト４８が設けられる。ＩＰＵ送風ダクト４８の一端は、エバポレータ４０の下流側の共通流路２２及び車室１２に直結し、ＩＰＵ送風ダクト４８の他端は、ＩＰＵ５２のＩＰＵ流路６０に直結する。ＩＰＵ冷却切替ドア４６は、図示しないアクチュエータの動作に応じて開閉動作して、ＨＶＡＣ１４の共通流路２２と車室１２のいずれか一方をＩＰＵ送風ダクト４８に対して開放し、他方をＩＰＵ送風ダクト４８に対して閉塞する。

ＩＰＵ送風ダクト４８にはＩＰＵファン５０が設けられる。ＩＰＵファン５０は、ＨＶＡＣ１４の共通流路２２又は車室１２の空気を下流側（ＩＰＵ５２側）に供給する。ＩＰＵ５２は、ケース５４内にバッテリ５６及びＤＣ／ＤＣコンバータ５８を備える。バッテリ５６は、電動車両を駆動させるモータ６４に給電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５８は、バッテリ５６の電圧を所定電圧まで降圧して各種電気機器（各種ＥＣＵ６６、６８、７０等）に出力する。バッテリ５６とＤＣ／ＤＣコンバータ５８は高電圧機器であり、各種ＥＣＵ６６、６８、７０等は低電圧機器である。ＩＰＵ５２のケース５４内には空気を流通させるＩＰＵ流路６０が形成されており、バッテリ５６及びＤＣ／ＤＣコンバータ５８にはＩＰＵ流路６０を流通する空気が供給される。バッテリ５６はＩＰＵ流路６０の上流側に配置され、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８はＩＰＵ流路６０の下流側に配置される。ＩＰＵ流路６０は排出ダクト６２に接続される。排出ダクト６２は、ＩＰＵ流路６０から排出された空気を車両内部に排出する。

なお、以下の説明で使用する「冷却方法」というのは、ＩＰＵ５２の冷却の仕方のことをいい、「送風量」と「送風方式」等で定義される。「送風方式」というのは、「Ａ／Ｃ冷却」と「通常冷却」のいずれかをいう。「Ａ／Ｃ冷却」というのは、ＩＰＵ冷却切替ドア４６によりＨＶＡＣ１４の流路１６とＩＰＵ送風ダクト４８とを直接繋いで、ＨＶＡＣ１４により冷却された空気をＩＰＵ５２に供給する送風方式のことをいう。「通常冷却」というのは、ＩＰＵ冷却切替ドア４６により車室１２とＩＰＵ送風ダクト４８とを直接繋いで、車室１２の空気をＩＰＵ５２に供給する送風方式のことをいう。

高電圧機器冷却システム１０は３つのＥＣＵ、すなわちエアコンＥＣＵ６６と駆動系ＥＣＵ６８とＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０とを備える。各ＥＣＵ６６、６８、７０はマイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有する。各ＥＣＵ６６、６８、７０は、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出して実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、例えば、制御部、演算部、及び、処理部等として機能する。各ＥＣＵ６６、６８、７０は、１つのＥＣＵのみから構成されてもよく、複数のＥＣＵから構成されてもよい。

Ａ／ＣＥＣＵ６６は、車室１２内に設けられるＡ／Ｃ操作装置７２の設定に応じてＨＶＡＣ１４の運転状態を制御する。運転者を含む乗員は、Ａ／Ｃ操作装置７２を操作して、車室１２内の温度、送風量の強度、内気循環又は外気導入のいずれかの流路１６、送風モード等を設定する。送風モードとは、車室１２への送風位置のことをいう。Ａ／ＣＥＣＵ６６は、ＨＶＡＣ１４の第１切替ドア３０の切り替え動作を制御して内気循環又は外気導入を切り替える。また、ＨＶＡＣ１４の第２、第３切替ドア３２、３４の切り替え動作を制御して送風位置を切り替える。また、ブロアファン３８の回転数を制御して送風量を調整する。また、ヒータ４２の温度を制御して送風する空気の温度を調整する。

駆動系ＥＣＵ６８は、モータ６４等の駆動系を制御する。例えば、図示しないアクセルペダル等の操作に応じてモータ６４を制御すると共に、車室１２内に設けられた走行モード選択スイッチ７４で設定された走行モードに応じてモータ６４を制御する。運転者は、走行モード選択スイッチ７４を操作して、走行モードを設定する。走行モードには、例えば高い加速力や応答性を発揮するモードや、燃費を優先するモード等がある。走行モード毎にバッテリ５６やＤＣ／ＤＣコンバータ５８にかかる負荷は異なる。本実施形態では説明の便宜のために、高負荷モード、中負荷モード、低負荷モードが設定されるものとする。

ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０は、ＩＰＵ５２を効果的に冷却するために、ＩＰＵファン５０の回転数及びＩＰＵ冷却切替ドア４６の切り替え動作を制御する。また、Ａ／ＣＥＣＵ６６に対してＨＶＡＣ１４の制御指令を出力する。ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０の詳細に関しては後述する。

高電圧機器冷却システム１０は各種センサを備える。ここでは車室１２内の温度を検知する車室温度センサ７６と、バッテリ５６の温度を検知するバッテリ温度センサ７８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の温度を検知するＤＣ／ＤＣ温度センサ８０と、バッテリ５６の電流を検知するバッテリ電流センサ８２と、ブロアファン３８の電圧を検知するブロアファン電圧センサ８４とを備える。

［２ ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０］
図２を用いてＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０の機能を説明する。ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０は、判定部９０と決定部１００と制御部１１０として機能する。判定部９０は、冷却判定部９２、バッテリ判定部９４、ＤＣ／ＤＣ判定部９６として機能し、制御部１１０は、デューティ比演算部１１２、操作指示部１１４として機能する。また、ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０は記憶部１２０を備える。

冷却判定部９２は、電動車両に設定される走行モードと、車室１２内の空調状態と、に基づいて許可可能な可能冷却方法を判定する。冷却判定部９２で判定される可能冷却方法というのは、車室１２内の空調状態、すなわちＡ／Ｃ操作装置７２で設定された空調状態を優先したうえで、ＩＰＵ５２を冷却するために供給可能な送風量のことをいう。ここでは可能冷却方法の選択肢として、２種類の送風量（Ｈｉ：強、又は、Ｌｏ：弱）の他に、冷却の非許可と、ＨＶＡＣ１４の故障と、が設定されており、このうちのいずれかが選択される。Ａ／Ｃ操作装置７２で設定された空調状態を優先することにより、乗員に要求される車室１２内の空調状態は、ＩＰＵ５２の冷却に影響されることなく確保される。

バッテリ判定部９４は、バッテリ５６の温度及び発熱量に基づいてバッテリ５６の冷却に適したバッテリ冷却方法を判定する。バッテリ冷却方法というのは、バッテリ５６の冷却に要求される送風量と送風方式のことをいう。ここではバッテリ冷却方法の選択肢として、２種類の送風方式（Ａ／Ｃ冷却及び通常冷却）と３種類の送風量（Ｈｉ：強、又は、Ｍｉｄ：中、又は、Ｌｏ：弱）が設定される。また、冷却の必要なしという選択肢も設定される。

ＤＣ／ＤＣ判定部９６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の温度に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却に適したＤＣ／ＤＣ冷却方法を判定する。ＤＣ／ＤＣ冷却方法というのは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却に要求される送風量と送風方式のことをいう。ここではＤＣ／ＤＣ冷却方法の選択肢として、１種類の送風方式（通常冷却）と３種類の送風量（Ｈｉ：強、又は、Ｍｉｄ：中、又は、Ｌｏ：弱）が設定される。また、冷却の必要なしという選択肢も設定される。

決定部１００は、冷却判定部９２による判定結果と、バッテリ判定部９４による判定結果と、ＤＣ／ＤＣ判定部９６による判定結果と、に基づいてＩＰＵ５２の最終冷却方法を決定する。最終冷却方法というのは、ＩＰＵ５２の冷却に要求される送風量と送風方式のことをいう。決定部１００は、基本的には、冷却判定部９２により選択された可能冷却方法（送風量）を上限として、バッテリ判定部９４により選択された送風量とＤＣ／ＤＣ判定部９６により選択された送風量とのうち大きい方を選択する。但し、例外もある。なお、走行モードが判断材料として使用されてもよい。

デューティ比演算部１１２は、ＩＰＵファン５０の送風量に相当するＩＰＵファン５０のデューティ比（ＩＰＵファン５０のモータのデューティ比）を決定する。決定の際には、決定部１００で決定されたＩＰＵ５２に対する送風方式（Ａ／Ｃ冷却又は通常冷却）の情報と、ブロアファン３８の送風量の情報と、ＨＶＡＣ１４により内気循環又は外気導入のいずれかが選択される選択情報と、ＨＶＡＣ１４によりいずれかの送風モードが選択される選択情報と、決定部１００で決定されたＩＰＵ５２に対して供給する送風量の情報等が使用される。ＩＰＵファン５０の送風量の決定は、例えば、図３で示すようなマップＭに基づいて行われる。

マップＭは、ブロアファン３８の電圧とＩＰＵファン５０のデューティ比との対応関係を示すものである。ブロアファン３８の電圧とブロアファン３８の送風量（回転数）は比例関係にある。また、ＩＰＵファン５０のデューティ比とＩＰＵファン５０の送風量（回転数）は比例関係にある。このため、本実施形態ではブロアファン３８の電圧をブロアファン３８の送風量（回転数）とみなし、ＩＰＵファン５０のデューティ比をＩＰＵファン５０の送風量（回転数）とみなす。つまり、マップＭは、ブロアファン３８の送風量（回転数）とＩＰＵファン５０の送風量（回転数）との対応関係を示すものといえる。マップＭは、ＩＰＵ５２に対する送風方式（Ａ／Ｃ冷却又は通常冷却）毎、ＨＶＡＣ１４の内気循環と外気導入の違い毎、及び、ＨＶＡＣ１４の送風モード毎に設けられる。更に、各マップＭではＩＰＵ５２に対して供給する送風量（Ｌｏ、Ｍｉｄ、Ｈｉ）毎にブロアファン３８の電圧とＩＰＵファン５０のデューティ比との対応関係が設定される。内気循環の際にＨＶＡＣ１４で形成される流路１６と、外気導入の際にＨＶＡＣ１４で形成される流路１６は圧損が異なる。同様に送風モード毎にＨＶＡＣ１４で形成される流路１６の圧損は異なる。このため各マップＭは圧損の違いを計算したうえで作成される。各マップＭは記憶部１２０で記憶される。

操作指示部１１４は、決定部１００又はデューティ比演算部１１２の決定結果に基づいて、ＩＰＵファン５０及びＩＰＵ冷却切替ドア４６のドライバ（図示せず）に操作指示を出力する。

［３ 高電圧機器冷却システム１０の動作］
図４を用いて高電圧機器冷却システム１０の動作を説明する。以下の動作は主としてＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０により定期的に実行される。

ステップＳ１にて、冷却判定部９２は、その時点で許可可能な可能冷却方法を判定する。冷却判定部９２は、駆動系ＥＣＵ６８に設定される走行モードと、Ａ／ＣＥＣＵ６６が制御するＨＶＡＣ１４の運転状態と、車室温度センサ７６の検知温度に基づいて、許可可能な可能冷却方法を判定する。ここでは、車室１２内の空調状態を維持することを優先したうえで、いずれかの送風量（Ｈｉ：強、又は、Ｌｏ：弱）の中から許可可能な送風量を選択する。ＩＰＵ５２の冷却により車室１２内の空調状態を維持できなくなる場合は、冷却判定部９２は、非許可という選択肢（可能冷却方法）を選択する。また、ＨＶＡＣ１４が故障している場合は、故障という選択肢（可能冷却方法）を選択する。

ステップＳ２にて、バッテリ判定部９４は、バッテリ５６の冷却に適したバッテリ冷却方法を判定する。バッテリ５６の出力が高くなる温度範囲は約２０℃〜約５０℃である。バッテリ５６の温度をこの温度範囲以下に収めるために、バッテリ判定部９４は、バッテリ温度センサ７８で検知されるバッテリ５６の温度、バッテリ電流センサ８２で検知されるバッテリ５６の電流値、走行モード選択スイッチ７４により選択された走行モード等に基づいて、最適な送風量（Ｈｉ：強、又は、Ｍｉｄ：中、又は、Ｌｏ：弱）を選択すると共に、最適な送風方式（Ａ／Ｃ冷却又は通常冷却）を選択する。この際、バッテリ５６の温度と先の温度範囲との乖離が大きくなるほど、送風量を大きくする。但し、乖離が所定以上大きくなった場合は、車室１２の温度も高くなっていることが予測されるため、車室１２内の冷却を優先し、送風量を弱にしてもよい。バッテリ５６の温度が既にこの温度範囲以下に収まっている場合は、冷却の必要なし（通常方法又はＩＰＵファン５０停止）という選択肢（バッテリ冷却方法）を選択する。

ステップＳ３にて、ＤＣ／ＤＣ判定部９６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却に適したＤＣ／ＤＣ冷却方法を判定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の効率が高くなる温度範囲は約７０℃〜約８０℃である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の温度をこの温度範囲以下に収めるために、ＤＣ／ＤＣ判定部９６は、ＤＣ／ＤＣ温度センサ８０で検知されるＤＣ／ＤＣコンバータ５８の温度等に基づいて、最適な送風量（Ｈｉ：強、又は、Ｍｉｄ：中、又は、Ｌｏ：弱）を選択すると共に、送風方式（通常冷却）を選択する。この際、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の温度と先の温度範囲との乖離が大きくなるほど、送風量を大きくする。但し、乖離が所定以上大きくなった場合は、車室１２の温度も高くなっていることが予測されるため、車室１２内の冷却を優先し、送風量を弱にしてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の温度が既にこの温度範囲以下に収まっている場合は、冷却の必要なし（通常冷却又はＩＰＵファン５０停止）という選択肢（ＤＣ／ＤＣ冷却方法）を選択する。

ステップＳ４にて、決定部１００は、ステップＳ１〜ステップＳ３の判定結果に基づいて、ＩＰＵ５２の最終冷却方法を決定する。決定部１００は、冷却判定部９２により選択された送風量を上限としたうえで、バッテリ判定部９４により選択された送風量とＤＣ／ＤＣ判定部９６により選択された送風量のうち大きい方を選択する。例えば、冷却判定部９２により選択された送風量が強であり、バッテリ判定部９４又はＤＣ／ＤＣ判定部９６により選択された送風量が中又は強である場合、決定部１００は、中又は強の送風量を選択する。また、バッテリ判定部９４により選択された送風方式がＡ／Ｃ冷却である場合、決定部１００は、Ａ／Ｃ冷却という送風方式を選択し、バッテリ判定部９４により選択された送風方式が通常冷却である場合、決定部１００は、通常冷却という送風方式を選択する。

但し、例外もある。冷却判定部９２により選択された送風量が弱であり、バッテリ判定部９４又はＤＣ／ＤＣ判定部９６により選択された送風量が強又は中である場合は、決定部１００は、最終冷却方法として、通常冷却という送風方式を選択し、強又は中の送風量を選択する。この際、バッテリ判定部９４により選択された送風方式がＡ／Ｃ冷却であっても通常冷却が選択される。また、冷却判定部９２により冷却の非許可又はＨＶＡＣ１４の故障が選択された場合や、バッテリ判定部９４又はＤＣ／ＤＣ判定部９６で冷却の必要なしが選択された場合に、決定部１００は、最終冷却方法として、通常冷却という送風方式を選択し、弱の送風量を選択する。

ステップＳ５にて、デューティ比演算部１１２は、ＩＰＵファン５０のデューティ比を決定する。デューティ比演算部１１２は、Ａ／ＣＥＣＵ６６により設定される運転状態に基づいて内気循環か外気導入かを判定し、更に、送風モードを判定する。そして、これらの判定結果と、ステップＳ４で決定された送風方式（Ａ／Ｃ冷却又は通常冷却）の情報に基づいて、記憶部１２０に記憶されるマップＭの中から使用するマップＭ（図３）を決定する。次いで、ステップＳ４で決定された送風量に基づいて、特定したマップＭの中から使用する特性（Ｌｏ、Ｍｉｄ、Ｈｉのいずれかの特性）を決定する。そして、決定した特性と、ブロアファン電圧センサ８４で検知されるブロアファン３８の電圧とから、ＩＰＵファン５０のデューティ比（送風量）を求める。

ステップＳ６にて、操作指示部１１４は、ＩＰＵ５２の冷却制御を実行する。操作指示部１１４は、ステップＳ５で求められたデューティ比（送風量）に基づいてＩＰＵファン５０のドライバに操作指示を出力する。ドライバは操作指示に従いＩＰＵファン５０のモータを動作させる。すると、ＩＰＵファン５０の回転数が調整され、送風量が最適化される。また、操作指示部１１４は、ステップＳ４で決定された送風方式に基づき、ＩＰＵ冷却切替ドア４６のドライバに操作指示を出力する。ステップＳ４でＡ／Ｃ冷却が選択された場合、ＩＰＵ冷却切替ドア４６は、ＨＶＡＣ１４の共通流路２２をＩＰＵ送風ダクト４８に対して開放すると共に、車室１２をＩＰＵ送風ダクト４８に対して閉塞する。一方、ステップＳ４で通常冷却が選択された場合、ＩＰＵ冷却切替ドア４６は、車室１２をＩＰＵ送風ダクト４８に対して開放すると共に、ＨＶＡＣ１４の共通流路２２をＩＰＵ送風ダクト４８に対して閉塞する。

［４ まとめ］
高電圧機器冷却システム１０は、電動車両を駆動させるモータ６４に給電するバッテリ５６と、バッテリ５６の電圧を所定電圧まで降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ５８と、空気を冷却するエバポレータ４０（空気冷却部）を有するＨＶＡＣ１４（空調装置）と、車室１２内の空気又はＨＶＡＣ１４により冷却された空気をバッテリ５６及びＤＣ／ＤＣコンバータ５８に供給するブロアファン３８及びＩＰＵファン５０（送風装置）と、を備える。高電圧機器冷却システム１０は、更にＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０を備える。ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０は、バッテリ５６の温度及び発熱量に基づいてバッテリ５６の冷却に適したバッテリ冷却方法を判定するバッテリ判定部９４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の温度に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却に適したＤＣ／ＤＣ冷却方法を判定するＤＣ／ＤＣ判定部９６と、バッテリ判定部９４による判定結果と、ＤＣ／ＤＣ判定部９６による判定結果と、に基づいて最終冷却方法を決定する決定部１００と、決定部１００により決定された最終冷却方法に基づいてＩＰＵファン５０を制御する制御部１１０と、を備える。

ＩＰＵ冷却ＥＣＵ７０は、バッテリ５６の冷却に適したバッテリ冷却方法を判定するだけでなく、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却に適したＤＣ／ＤＣ冷却方法を判定して最終冷却方法を決定する。このため、バッテリ５６だけでなくＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却を十分に行うことができる。このようにバッテリ５６やＤＣ／ＤＣコンバータ５８等を備えるＩＰＵ５２の冷却を十分に行うことにより、車両のパフォーマンスを高い次元で維持することができる。

また、高電圧機器冷却システム１０は、電動車両に設定される走行モードと、車室１２内の空調状態と、に基づいて許可可能な可能冷却方法を判定する冷却判定部９２を備える。そして、決定部１００は、冷却判定部９２による判定結果と、バッテリ判定部９４による判定結果と、ＤＣ／ＤＣ判定部９６による判定結果と、に基づいて前記最終冷却方法を決定する。このようにバッテリ５６及びＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却に適した冷却方法（バッテリ冷却方法、ＤＣ／ＤＣ冷却方法）を判定するだけでなく、許可可能な可能冷却方法を判定することにより、車室１２内の空調状態に影響を及ぼすことなくＩＰＵ５２の冷却を行うことができる。

また、冷却判定部９２は、可能冷却方法として、送風量、又は、冷却の非許可、又は、ＨＶＡＣ１４又はＩＰＵファン５０の故障、のいずれかを選択する。この構成によれば、冷却可能か否かが判定され、冷却可能な場合は送風量が選択されるため、車室１２内の空調状態に影響を及ぼすことなくＩＰＵ５２の冷却を適切に行うことができる。

また、バッテリ判定部９４は、バッテリ冷却方法として、ＨＶＡＣ１４により冷却された空気による冷却と車室１２内の空気による冷却のいずれかを選択すると共に送風量を選択する。ＤＣ／ＤＣ判定部９６は、ＤＣ／ＤＣ冷却方法として、車室１２内の空気による冷却を選択すると共に送風量を選択する。この構成によれば、ＩＰＵ５２に対する送風方式及び送風量が選択されるため、ＩＰＵ５２の冷却を適切に行うことができる。

また、冷却判定部９２が送風量を選択した場合に、決定部１００は、冷却判定部９２により選択された送風量を上限とし、バッテリ判定部９４により選択された送風量とＤＣ／ＤＣ判定部９６により選択された送風量のうち大きい方を選択する。この構成によれば、バッテリ５６の冷却に適した送風量とＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却に適した送風量のうち大きい方が選択されるため、ＩＰＵ５２の冷却効果を大きくすることができる。

冷却判定部９２により送風量が選択され、更に、選択された送風量がＬｏ（弱）であり、且つ、ＤＣ／ＤＣ判定部９６により選択された送風量がＨｉ（強）又はＭｉｄ（中）である場合に、決定部１００は、最終冷却方法として、車室１２内の空気による冷却を選択し、Ｈｉ（強）又はＭｉｄ（中）の送風量を選択する。ＨＶＡＣ１４がＬｏで動作中にＤＣ／ＤＣコンバータ５８の負荷が増加すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８の冷却が足りなくなる。このため、Ｌｏと比較して冷却効果が高い車室１２内の空気による冷却を選択することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５８を効果的に冷却できる。

また、高電圧機器冷却システム１０において、ブロアファン３８及びＩＰＵファン５０により供給される空気の上流側にバッテリ５６が配置され、下流側にＤＣ／ＤＣコンバータ５８が配置される。この構成によれば、比較的発熱量が低いバッテリ５６が先に冷却され、発熱量が高いＤＣ／ＤＣコンバータ５８が後に冷却されるため、ＩＰＵ５２を効率よく冷却することが可能である。

なお、本発明に係る電動車両の高電圧機器冷却システム１０は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (7)

1. 電動車両を駆動させるモータに給電するバッテリ（５６）と、
   前記バッテリ（５６）の電圧を所定電圧まで降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）と、
   空気を冷却する空気冷却部（４０）を有する空調装置（１４）と、
   車室（１２）内の空気又は前記空調装置（１４）により冷却された空気を前記バッテリ（５６）及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）に供給する送風装置（５０）と、
   を備える電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）であって、
   前記バッテリ（５６）の温度及び発熱量に基づいて前記バッテリ（５６）の冷却に適したバッテリ冷却方法を判定するバッテリ判定部（９４）と、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）の温度に基づいて前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）の冷却に適したＤＣ／ＤＣ冷却方法を判定するＤＣ／ＤＣ判定部（９６）と、
   前記バッテリ判定部（９４）による判定結果と、前記ＤＣ／ＤＣ判定部（９６）による判定結果と、に基づいて最終冷却方法を決定する決定部（１００）と、
   前記決定部（１００）により決定された前記最終冷却方法に基づいて前記送風装置（５０）を制御する制御部（１１０）と、を備え、
   前記バッテリ判定部（９４）及び前記ＤＣ／ＤＣ判定部（９６）が判定する冷却方法は、送風量と冷却方式とを含んで定義され、
   前記冷却方式には、
   前記空調装置（１４）により冷却された空気を前記バッテリ（５６）及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）に供給する送風方式であるＡ／Ｃ冷却と、
   前記車室（１２）の空気を前記バッテリ（５６）及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）に供給する送風方式である通常冷却と、が含まれ、
   前記送風装置（５０）により供給される空気の上流側に前記バッテリ（５６）が配置され、下流側に前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）が配置され、
   前記バッテリ（５６）を冷却した空気でＤＣ／ＤＣコンバータ（５８）を冷却する
   ことを特徴とする電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）。
2. 請求項１に記載の電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）において、
   前記電動車両に設定される走行モードと、前記車室（１２）内の空調状態と、に基づいて許可可能な可能冷却方法を判定する冷却判定部（９２）を更に備え、
   前記決定部（１００）は、前記冷却判定部（９２）による判定結果と、前記バッテリ判定部（９４）による判定結果と、前記ＤＣ／ＤＣ判定部（９６）による判定結果と、に基づいて前記最終冷却方法を決定する
   ことを特徴とする電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）。
3. 請求項２に記載の電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）において、
   前記冷却判定部（９２）は、前記可能冷却方法として、送風量、又は、冷却の非許可、又は、前記送風装置（５０）又は前記空調装置（１４）の故障、のいずれかを選択する
   ことを特徴とする電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）。
4. 請求項３に記載の電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）において、
   前記バッテリ判定部（９４）は、前記バッテリ冷却方法として、前記空調装置（１４）により冷却された空気による冷却と前記車室（１２）内の空気による冷却のいずれかを選択すると共に送風量を選択し、
   前記ＤＣ／ＤＣ判定部（９６）は、前記ＤＣ／ＤＣ冷却方法として、前記車室（１２）内の空気による冷却を選択すると共に送風量を選択する
   ことを特徴とする電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）。
5. 請求項３又は４に記載の電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）において、
   前記冷却判定部（９２）が送風量を選択した場合に、
   前記決定部（１００）は、前記冷却判定部（９２）により選択された送風量を上限とし、前記バッテリ判定部（９４）により選択された送風量と前記ＤＣ／ＤＣ判定部（９６）により選択された送風量のうち大きい方を選択する
   ことを特徴とする電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）。
6. 請求項４に記載の電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）において、
   前記冷却判定部（９２）により送風量が選択され、更に、選択された送風量が強弱のうちの弱であり、且つ、前記ＤＣ／ＤＣ判定部（９６）により選択された送風量が強中弱のうちの強又は中である場合に、
   前記決定部（１００）は、前記最終冷却方法として、前記車室（１２）内の空気による冷却を選択し、強中弱のうち強又は中の送風量を選択する
   ことを特徴とする電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）。
7. 請求項２に記載の電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）において、
   前記走行モードは前記電動車両の乗員により選択される
   ことを特徴とする電動車両の高電圧機器冷却システム（１０）。
   

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