JP7047964B2

JP7047964B2 - インバータ制御装置

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Publication number: JP7047964B2
Application number: JP2021092899A
Authority: JP
Inventors: 征輝西山; 広文山下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2037-05-30
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Description

本発明は、ハイブリッド車両の動力源であるモータジェネレータに電力を供給するインバータの制御装置に関する。

従来、ハイブリッド車両のモータジェネレータ制御システムの異常診断を実施する技術が知られている。例えば特許文献１に開示されたハイブリッド車両の制御装置は、発電機及び電動機を備えるシステムにおいて、電気走行中でも発電機側のインバータを強制的に駆動させることにより、１トリップ期間の間に目標回数の発電機の異常診断を実行する。

特許第４３３３７９５号公報

発電機又は電動機に関係なく、インバータ温度等の検出温度に基づいて異常診断が実行される構成では、検出対象となる温度が温度センサの検出可能温度範囲の外にある場合、正しい温度情報が得られない。そのため、異常診断において正しい判定を行うことができず、誤判定が生じるおそれがある。
つまり、モータジェネレータ制御システムの異常診断を適切に実行するためには、インバータ温度の検出温度が、例えば温度センサの検出可能温度範囲に応じて決まる「異常診断可能な温度範囲」に含まれるという温度条件が成立することが前提となる。
このように、インバータ温度等の検出温度により異常診断が実行不可となる可能性に関して、特許文献１には全く言及されていない。

国や地域により、ハイブリッド車両の起動時におけるモータジェネレータ制御システムの異常診断実行率を所定割合以上とすることが法規制で定められている。仮にインバータやモータジェネレータが故障し電気走行が制限されると、エンジン走行の割合が大きくなり、排気エミッションが増加するおそれがある。
そのため、検出対象温度が温度センサの検出可能温度範囲に入らず、異常診断ができない場合が多くなると、法規制に適合しなくなるおそれがある。一方、検出可能温度範囲が十分に広い温度センサを使用すると、コスト上昇につながるという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、異常診断の実行前提となる温度条件の非成立時に異常診断が実行可能となるように制御するインバータ制御装置を提供することにある。

本発明のインバータ制御装置は、動力源として一つ以上のモータジェネレータ（８０）を備える車両（９０１、９０３）に適用され、モータジェネレータに電力供給するインバータ（４０）の動作を制御する。このインバータ制御装置は、駆動制御部（３１０）と、温度取得部（３７）と、異常診断部（３８）と、を備える。

駆動制御部は、モータジェネレータに対する要求トルクに基づき、インバータの駆動信号を生成する。
温度取得部は、インバータの温度が反映される温度であるインバータ温度（Ｔｉｎｖ）として一つ以上の温度センサ（５４、５５）による検出温度を取得する。例えばインバータ温度は、インバータを構成するスイッチング素子の温度（Ｔｓｗ）、又は、インバータを冷却するインバータ冷却水の温度（Ｔｗ）である。

異常診断部は、温度取得部により取得されたインバータ温度が所定の診断可能範囲内にあるか否かを判定し、インバータ温度が診断可能範囲内にあることを条件として、モータジェネレータの制御システムの異常診断を実行する。診断可能範囲は温度センサの検出可能温度範囲に基づいて設定される。

本発明の第１の態様では、異常診断部は、少なくともインバータ温度が診断可能範囲の下限値より低いとき、インバータ温度が昇温して診断可能範囲内に到達し異常診断が実行可能となるように、インバータに供給されるエネルギーを制御する。この場合、異常診断部は、低温状態でインバータに積極的に「正のエネルギー」を供給して昇温させるように制御する。インバータに供給されるエネルギーには、インバータに通電される電力や、インバータ外部からの熱エネルギーが含まれる。
現実的には、主として、寒冷期における車両起動時にインバータ温度が低温状態であり異常診断が実行不能なとき、インバータにエネルギーを供給して昇温させ、インバータ温度を診断可能範囲に到達させることで異常診断を実行可能とする動作が有効である。
これにより、車両起動時から所定時間内におけるモータジェネレータ制御システムの異常診断の実行率を高め、寒冷期等の不利な温度環境においても、法規制に適合しなくなる事態を可及的に回避することができる。

本発明の第２の態様では、異常診断部は、少なくともインバータ温度が診断可能範囲の上限値より高いとき、インバータ温度が降温して診断可能範囲内に到達し異常診断が実行可能となるように、インバータに供給されるエネルギーを制御する。この場合、異常診断部は、高温状態でインバータへのエネルギー供給を停止又は抑制して、すなわち「負のエネルギー」を供給して降温させるように制御する。

また、車両起動時に想定され得る最大の温度範囲に合わせて検出可能温度範囲が十分に広い温度センサを使用すると、コストの上昇を招くおそれがある。本発明では、インバータに供給されるエネルギーを制御することで、高価な温度センサを使用することなく、車両起動時から所定時間内における異常診断の実行率を適切に向上させることができる。
さらに、インバータ温度の診断可能範囲が適切に設定されることにより、異常診断における誤判定が防止される。

第１、第２実施形態のインバータ制御装置が適用されるハイブリッド車両のＭＧ制御システムの概略構成図。図１のＭＧ制御システムの簡易ブロック図。第１、第２実施形態のインバータ制御装置の構成図。エネルギー供給及び異常診断処理のフローチャート。素子温度センサ及び冷却水温度センサの検出可能温度範囲を示す図。（ａ）インバータ温度とエネルギー供給量との関係、（ｂ）雰囲気温度とエネルギー供給量との関係を示す特性図。異常診断部による電力供給及び異常診断処理のタイムチャート。第３実施形態のインバータ制御装置が適用されるプラグインハイブリッド車両のＭＧ制御システムの概略構成図。図８のＭＧ制御システムの簡易ブロック図。第３実施形態の異常診断部によるエネルギー供給処理のフローチャート。その他の実施形態によるＭＧ制御システムの簡易ブロック図。

以下、インバータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態において、インバータＥＣＵ（図中「ＩＮＶ－ＥＣＵ」）３０が「インバータ制御装置」に相当する。
また、第１～第３実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態のインバータＥＣＵは、動力源として一つ以上のモータジェネレータ（以下、「ＭＧ」）を備える車両に適用され、ＭＧに電力供給するインバータの動作を制御する装置である。図１、図８には一つのＭＧを備える車両に適用される例が示されるが、例えば動力分割機構を介して接続される二つのＭＧを備える車両にも、このインバータＥＣＵは同様に適用可能である。

本明細書中の「ＭＧ制御システム」には、バッテリ、インバータ、ＭＧ、それらの制御装置、制御パラメータとして用いられる各物性値を検出するセンサ等、ＭＧの通電制御に関係するあらゆる装置や部材が含まれる。また、「ＭＧ制御システムの異常」には、ＭＧの減磁特性やトルク特性の異常、インバータやＭＧ巻線の短絡又は断線、センサの異常等が含まれる。
第１～第３実施形態のうち第１、第２実施形態は、ハイブリッド車両一般のＭＧ制御システムに適用される。第３実施形態は、特にプラグインハイブリッド車両のＭＧ制御システムに適用される。

（第１、第２実施形態）
第１、第２実施形態について、図１～図７を参照して説明する。最初に、ハイブリッド車両のＭＧ制御システムの概略構成について図１を参照する。
バッテリ１１は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池により構成される。バッテリ１１の正極は、高電位ラインＰに接続され、バッテリ１１の負極は、低電位ラインＮに接続される。なお、バッテリに代えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置が電源として用いられてもよい。バッテリ１１とインバータ４０との間には、電力経路を遮断可能な電源リレー１２が設けられている。

インバータ４０のバッテリ１１側には、入力電圧を平滑化するコンデンサ１３が設けられる。コンデンサ１３の両端電圧であるインバータ電圧は、図示しない電圧センサにより検出されてもよい。
なお、他の実施形態では、バッテリ１１とインバータ４０との間に、バッテリ１１の電圧を昇圧する昇圧コンバータが設けられてもよい。また、バッテリ１１とインバータ４０との間の電力経路から分岐した経路に、バッテリ電圧を降圧して低圧補機用の補機バッテリに充電するためのＤＣＤＣコンバータが設けられてもよい。

インバータ４０は、３相上下アームのスイッチング素子４１－４６によって構成され、駆動制御部３１０からの駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬに従ってスイッチング素子４１－４６が動作することで直流電力を３相交流電力に変換する。これにより、駆動制御部３１０が演算した電圧指令に応じた相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗがＭＧ８０の各相巻線８１、８２、８３に印加される。

スイッチング素子４１、４２、４３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子４４、４５、４６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。本実施形態のスイッチング素子４１－４６は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、低電位側のエミッタ側から高電位側のコレクタ側への通電を許容するフライホイールダイオードが付随している。ただし、ＳｉＣ、ＭＯＳＦＥＴ等の他のスイッチング素子が用いられてもよい。

図１の例では、Ｕ相下アームのスイッチング素子４４の近傍に、スイッチング素子の温度（以下「素子温度」）Ｔｓｗを検出する素子温度センサ５４が設けられている。例えば素子温度センサ５４は感温ダイオードにより構成される。
ここで、素子温度センサ５４は、例えば基板上の配置による放熱性等を考慮して、温度が最高又は最低になると推測される特定の素子に対してのみ設けられてもよい。或いは、複数のスイッチング素子に対して複数の素子温度センサ５４が設けられ、複数の検出温度の平均値や選択値がデータとして採用されてもよい。
インバータ４０の周囲には、スイッチング素子４１－４６の通電により発熱したインバータ４０を冷却するための冷却水が流れる冷却流路４７が設けられている。冷却水温度センサ５５は、冷却水の温度（以下「冷却水温度」）Ｔｗを検出する。

本実施形態では、素子温度Ｔｓｗ及び冷却水温度Ｔｗの両方が「インバータ４０の温度が反映されるインバータ温度Ｔｉｎｖ」として用いられる。他の実施形態では、素子温度Ｔｓｗ又は冷却水温度Ｔｗのいずれか一方、又はこれら以外の検出温度がインバータ温度Ｔｉｎｖとして用いられてもよい。
雰囲気温度センサ５３は、インバータ４０の周囲温度である雰囲気温度Ｔａとして、基板温度や外気温度等を検出する。なお、車両９０１において他の目的で検出された雰囲気温度Ｔａが援用されてもよい。図１では、雰囲気温度センサ５３はインバータＥＣＵ３０の外部の任意の位置に設けられるものとして示される。

ＭＧ８０は、例えば永久磁石式同期型の３相交流モータであり、駆動輪９５を駆動するトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジン９１や駆動輪９５から伝達されるトルクを発電によりエネルギー回収する発電機としての機能を兼ね備える。ＭＧ８０は、変速機等のギア９３を介して車軸９４に接続されている。ＭＧ８０が発生したトルクは、ギア９３を介して車軸９４を回転させることにより駆動輪９５を駆動する。
ＭＧ８０の３相巻線８１、８２、８３のうち２相又は３相の巻線に接続される電流経路には相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する電流センサ７０が設けられる。なお、２相の相電流が検出される構成では、他の１相の電流はキルヒホッフの法則を用いて算出される。
回転角センサ８５は例えばレゾルバであり、ＭＧ８０の回転角θを検出する。

ＨＶ－ＥＣＵ２０は、インバータＥＣＵ３０の他、バッテリＥＣＵ、エンジンＥＣＵ等の図示しない各ＥＣＵから通知される情報等に基づいて、ハイブリッド車両９０１の駆動に関する種々の制御を総合的に行う。図１では、本実施形態の説明に関する部分を除き、ＨＶ－ＥＣＵ２０と各ＥＣＵとの間の入出力信号等の図示を省略する。
インバータＥＣＵ３０は、インバータ４０、駆動制御部３１０、並びに、本実施形態に特有の構成である温度取得部３７及び異常診断部３８を有する。インバータＥＣＵ３０の詳細な構成は、図３を参照して後述する。

各ＥＣＵは、いずれもマイコン等を主体として構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を内部に備えている。各ＥＣＵは、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。また、各ＥＣＵは、ＣＡＮ等の通信網を介して情報を送受信可能である。

図２は、図１におけるＨＶ－ＥＣＵ２０、インバータＥＣＵ３０及びＭＧ８０の関係を簡易的に示すブロック図である。
ＨＶ－ＥＣＵ２０は、ドライバ要求に基づいてＭＧ要求トルクをインバータＥＣＵ３０へ送信する。
インバータＥＣＵ３０は、ＭＧ８０への３相通電の電流量を制御する。その際、電流量は、ｄ軸、ｑ軸毎に電流ベクトル制御することで可変させる。
ＭＧ８０は、インバータ４０からの３相通電により駆動される。

図３にインバータＥＣＵ３０の詳細な構成を示す。図３には、第１実施形態及び第２実施形態に係る構成が併せて示されている。
駆動制御部３１０は、ベクトル制御及び電流フィードバック制御の一般的構成として、電流指令演算部３１、３相２相変換部３３、制御器３４、２相３相変換部３５、駆動回路３６を有している。また、駆動制御部３１０は、第１実施形態に特有の構成として電流補正部３２を有している。
電流指令演算部３１は、ＭＧ要求トルクに基づき、マップや数式を用いてｄ軸電流指令Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令Ｉｑ^*を演算する。

電流補正部３２は、異常診断部３８からの指令に基づき、インバータ４０への通電量の増加による昇温、又は、インバータ４０への通電量の減少もしくは停止による降温を目的として電流指令を補正する。
具体的には、インバータ４０を昇温させるとき、電流補正部３２は、負のｄ軸電流指令Ｉｄ^*の絶対値を増加させる方向に補正し、補正後のｄ軸電流指令Ｉｄ^**を出力する。例えばＭＧ要求トルクが０の場合、補正前のｄ軸電流指令Ｉｄ^*は０であり、補正後のｄ軸電流指令Ｉｄ^**は負の値になる。逆に、ＭＧ要求トルクが０でなく、インバータ４０を降温させるとき、電流補正部３２は、負のｄ軸電流指令Ｉｄ^*の絶対値を減少させる方向に補正する。また、意図しないＭＧトルクの発生を防止するため、ｑ軸電流指令Ｉｑ^*は補正されない。例えばＭＧ要求トルクが０の場合、ｑ軸電流指令Ｉｑ^*は、補正前後とも０とする。こうして、あらゆる車両状態でインバータ通電量が確保される。

３相２相変換部３３は、電気角θを用いて、電流センサ７０が検出した取得した相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑに座標変換し、制御器３４にフィードバックする。
制御器３４は、補正後のｄ軸電流指令Ｉｄ^**、ｑ軸電流指令Ｉｑ^*とｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑとの偏差を０に収束させるように、比例積分演算によりｄ軸電圧指令Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令Ｖｑ^*を演算する。
２相３相変換部３５は、電気角θを用いて、ｄ軸電圧指令Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令Ｖｑ^*を３相電圧指令Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に座標変換し、駆動回路３６に出力する。
駆動回路３６は、３相電圧指令Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に基づいて駆動信号ＵＵ、ＵＬ、ＶＵ、ＶＬ、ＷＵ、ＷＬを生成し、インバータ４０に出力する。

ところで、ハイブリッド車両９０１のＭＧ制御システムにおいて、ＭＧ８０の出力機能が低下、又は、喪失する異常が発生する可能性がある。その場合、エンジン走行の割合が高くなるため、正常なＨＶ走行時に比べ排気エミッションが増加するおそれがある。
そこで、国又は地域によって、車両の起動時、ＭＧ制御システムの異常診断を行い異常と判定された場合には適切な処置をすることが法規制で定められている。また、車両起動後の所定時間以内における異常診断の実行率を所定値（いわゆるモニタリングレート規制値）以上とすることが定められている。

しかし、異常診断での判定を正しく行うためには、温度センサにより検出されるインバータ温度Ｔｉｎｖが温度センサの検出可能温度範囲（いわゆるダイナミックレンジ）内に含まれることが前提となる。言い換えれば、温度センサの検出可能温度範囲を外れた領域では、異常診断において誤判定が発生するおそれがある。
そこで本実施形態では、温度センサの検出可能温度範囲に応じて、異常診断で正しい判定が可能であるインバータ温度Ｔｉｎｖの範囲を「診断可能範囲」として設定する。例えば寒冷期の車両起動時にインバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値より低いときには、異常診断が実行不可であると考える。

もっとも、車両起動時に想定され得る最大の温度範囲に合わせて検出可能温度範囲が十
分に広い温度センサを使用するという方法も考えられる。しかしその場合、コストの上昇を招くおそれがある。
そこで、インバータＥＣＵ３０は、少なくともインバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲外にあるとき、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲内に到達し異常診断が実行可能となるように、インバータ４０に供給されるエネルギーを制御する。そのための構成として、本実施形態のインバータＥＣＵ３０は、温度取得部３７及び異常診断部３８を備える。

温度取得部３７は、少なくともインバータ温度Ｔｉｎｖとして、素子温度センサ５４が検出した素子温度Ｔｓｗ、及び、冷却水温度センサ５５が検出した冷却水温度Ｔｗを取得する。さらに本実施形態では、温度取得部３７は、雰囲気温度センサ５３が検出した雰囲気温度Ｔａを取得する。温度取得部３７は、取得したそれらの温度情報を異常診断部３８に通知する。

異常診断部３８は、温度取得部３７が取得した温度を、所定の閾値と比較し、異常診断を実行可能であるか判定する。そして、異常診断が実行不可と判定された場合、異常診断部３８は、異常診断が実行可能となるように、インバータ４０に供給されるエネルギーを制御する。以下、この処理を「エネルギー供給処理」という。さらに、異常診断が実行可能な温度条件になったとき、異常診断部３８は、ＭＧ制御システムの異常診断を実行し、正常または異常を判定する。以下、この処理を「異常診断処理」という。このように、本実施形態の異常診断部３８は、エネルギー供給処理及び異常診断処理を行う。
異常診断部３８による正常又は異常の判定結果は、インバータＥＣＵ３０の処理に反映される他、ＨＶ－ＥＣＵ２０にも通知され、警告等の異常時処置が行われる。

ここで、インバータ４０に供給されるエネルギーとして、第１実施形態では、インバータ４０へ通電される電力が用いられ、後述の第２実施形態では、外部からの熱エネルギーが用いられる。電流補正部３２は、第１実施形態においてインバータ４０へ電力を供給するための構成である。また、図３に破線で示す加熱冷却装置４８、破線矢印で示す加熱冷却装置４８への指令信号、及び、インバータ４０への熱エネルギーは、第２実施形態の構成に対応する。

続いて、インバータＥＣＵ３０によるエネルギー供給及び異常診断処理について、図４のフローチャート、及び、図５、図６を参照して説明する。フローチャートの説明で記号Ｓは「ステップ」を表す。
Ｓ１１では、ドライバがレディオン操作により車両を起動する。
Ｓ１２で、温度取得部３７は、雰囲気温度Ｔａ、素子温度Ｔｓｗ及び冷却水温度Ｔｗを取得する。取得された各検出温度は異常診断部３８に通知される。

Ｓ１３～Ｓ１６は、異常診断部３８により実行される。
Ｓ１３で、異常診断部３８は、雰囲気温度Ｔａが所定の低温閾値Ｔａ＿Ｌｔｈ以上であるか判断する。Ｓ１３でＹＥＳの場合、異常診断が実行可能であると判断され、Ｓ１６に移行する。なお、寒冷期に雰囲気温度Ｔａが低温閾値Ｔａ＿Ｌｔｈを下回ることは現実的にあり得るが、たとえ猛暑の時期でも、雰囲気温度Ｔａが異常診断に影響のある高温領域（例えば８０℃以上）にまで上昇する可能性は考えにくい。したがって本実施形態では、雰囲気温度Ｔａの高温側の閾値は想定しない。

寒冷期を除いては、雰囲気温度Ｔａが低温閾値Ｔａ＿Ｌｔｈ以上であり異常診断が問題なく実行可能である場合がほとんどである。そこで、Ｓ１４に先立って、Ｓ１３で雰囲気温度Ｔａに基づきＹＥＳの判断を行うことで、多くの場合に判断処理を短縮し、異常診断をより早く実行することができる。また、Ｓ１４の処理負荷を低減することができる。

雰囲気温度Ｔａが所定の低温閾値Ｔａ＿Ｌｔｈより低く、Ｓ１３でＮＯと判断された場合、Ｓ１４に移行する。Ｓ１４で、異常診断部３８は、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲内であるか判断する。
本実施形態では、インバータ温度Ｔｉｎｖとして、素子温度Ｔｓｗ及び冷却水温度Ｔｗを用いる。そして、図５に示すように、素子温度Ｔｓｗが素子温度センサ５４の検出可能温度範囲Ｒｓｗ内にあり、且つ、冷却水温度Ｔｗが冷却水温度センサ５５の検出可能温度範囲Ｒｗ内にある場合に、「インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲内である」とする。

つまり、次の２つの式のＡＮＤ条件が成立したとき、Ｓ１４にてＹＥＳと判断される。
Ｔｓｗ＿ｍｉｎ≦Ｔｓｗ≦Ｔｓｗ＿ｍａｘ
Ｔｗ＿ｍｉｎ≦Ｔｗ≦Ｔｗ＿ｍａｘ
ここで、Ｔｓｗ＿ｍｉｎ、Ｔｓｗ＿ｍａｘは、素子温度センサ５４の検出可能温度範囲Ｒｓｗの下限値及び上限値を示す。Ｔｗ＿ｍｉｎ、Ｔｗ＿ｍａｘは、冷却水温度センサ５５の検出可能温度範囲Ｒｗの下限値及び上限値を示す。また、図６等では、これらを包括して、インバータ温度の下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎ及び上限値Ｔｉｎｖ＿ｍａｘというように記す。

ところで、素子温度Ｔｓｗと冷却水温度Ｔｗとは、温度センサ５４、５５の設置位置や検出部位の伝熱特性等により若干オフセットするものの、基本的には正の相関を有する。
温度センサ５４、５５が正常であることを前提とすると、図５の診断可能範囲において素子温度Ｔｓｗ（ｘ）に対応する冷却水温度Ｔｗは、一点鎖線で示す理想相関線上の温度Ｔｗ（ｘ）を中心とする正常相関範囲内に含まれる。
各素子温度Ｔｓｗに対応する冷却水温度Ｔｗの正常相関範囲により、相関が「ＯＫ」の領域が定義される。「ＯＫ」の領域では、素子温度センサ５４及び冷却水温度センサ５５が正常であると判断される。一方、「ＯＫ」の領域から外れる「ＮＧ」の領域では、素子温度センサ５４又は冷却水温度センサ５５の一方が異常であると判断される。

フローチャートに戻り、Ｓ１４でＹＥＳと判断された場合、Ｓ１６に移行し異常診断が実行され、正常または異常が判定される。
一方、Ｓ１４でＮＯと判断された場合、異常診断が実行されない。車両起動後、法規制で定められた時間内に異常診断が実行されないと、その回の異常診断は不実行と記録される。そして、ある期間を通じて、車両起動後の異常診断の実行率が所定値に達しないと、法規制に適合しなくなるおそれがある。

そのような事態を回避するため、Ｓ１４でＮＯと判断された場合、Ｓ１５で異常診断部３８は、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲内に到達し異常診断が実行可能となるように、インバータ４０に供給されるエネルギーを制御する。この供給エネルギーとして、第１実施形態では電力が用いられ、後述の第２実施形態では熱エネルギーが用いられる。要するに、第１実施形態ではインバータ４０への通電量が制御される。

現実に主に想定されるのは、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎより低い場合である。この場合、異常診断部３８は、低温状態のインバータ４０を昇温させるように、インバータ４０に供給されるエネルギーを大きくする。
逆にインバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の上限値Ｔｉｎｖ＿ｍａｘより高い場合、異常診断部３８は、高温状態のインバータ４０を降温させるように、インバータ４０へのエネルギー供給を停止又は抑制して自然冷却させる。或いは、異常診断部３８は、インバータ４０から積極的にエネルギーを奪うように、すなわち「負のエネルギーを供給する」ように制御する。この表現と対比すると、インバータ４０を昇温させる場合は、「正のエネルギーを供給する」ということができる。

次に、インバータ４０を昇温させる場合を前提として、インバータ温度Ｔｉｎｖ及び雰囲気温度Ｔａとエネルギー供給量との関係について、図６（ａ）、（ｂ）を参照する。
図６（ａ）において、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎより低い領域を低温領域とし、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の上限値Ｔｉｎｖ＿ｍａｘより高い領域を高温領域とする。
診断可能範囲内に設定される臨界温度Ｔｉｎｖ＿Ｃよりもインバータ温度Ｔｉｎｖが低いとき、インバータ温度Ｔｉｎｖが低いほどエネルギー供給量は０から大きくなるように設定される。また、インバータ温度Ｔｉｎｖが臨界温度Ｔｉｎｖ＿Ｃ以上の領域では、エネルギー供給量は０に設定される。

つまり、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎより低いとき、インバータ温度Ｔｉｎｖと診断可能範囲の下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎとの差ΔＴ１が大きいほど、異常診断部３８は、インバータ４０へのエネルギー供給量を大きくする。
これにより、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲に到達するまでの時間を短縮し、早期に異常診断を実行することができる。

また、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲内にあるとき、基本的に異常診断部３８は、インバータ温度Ｔｉｎｖと診断可能範囲の上限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎとの差ΔＴ２が小さいほど、インバータ４０へのエネルギー供給量を小さくする。
ただし、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲内にあり、かつ、臨界温度Ｔｉｎｖ＿Ｃ以上であるとき、異常診断部３８は、インバータ４０へのエネルギー供給を停止する、すなわち、インバータ４０へのエネルギー供給量を０にする。

インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎを超えたときすぐにエネルギー供給を停止すると、再びインバータ温度Ｔｉｎｖが下がり、下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎを下回ることが懸念される。そこで、インバータ温度Ｔｉｎｖが低温領域から診断可能範囲に到達した後も、しばらくエネルギー供給が継続されることが好ましい。
また、診断可能範囲の上限値Ｔｉｎｖ＿ｍａｘに近づくにつれエネルギー供給量を小さくすることで、インバータ温度Ｔｉｎｖが上限値Ｔｉｎｖ＿ｍａｘを超えてオーバーシュートしないよう、診断可能範囲の中間付近に維持させることができる。現実の設計では、インバータ温度Ｔｉｎｖに対するエネルギー供給量の変化勾配や臨界温度Ｔｉｎｖ＿Ｃが適宜調整される。

さらに、異常診断部３８は、雰囲気温度Ｔａをパラメータとして用い、雰囲気温度Ｔａが所定の低温閾値Ｔａ＿Ｌｔｈより低いとき、インバータ４０に供給されるエネルギーを制御するようにしてもよい。例えば図６（ｂ）に示すように、異常診断部３８は、雰囲気温度Ｔａが低いほど、インバータ４０へのエネルギー供給量を大きくする。
これにより、図６（ａ）においてインバータ温度Ｔｉｎｖが低いほどエネルギー供給量を大きくすることの効果と同様に、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲に到達するまでの時間を短縮し、早期に異常診断を実行することができる。

次に、図７のタイムチャートを参照し、第１実施形態による動作例を説明する。
図７において、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、素子温度Ｔｓｗ及び冷却水温度Ｔｗの段に記した実線は、第１実施形態による制御を実行する場合の動作を示し、短破線は、当該制御を実行しない場合の動作を対比として示す。また、ｄ軸電流Ｉｄは、縦軸の上側ほど負の値が大きいことを意味する。或いは、縦軸はｄ軸電流の絶対値｜Ｉｄ｜を示すと考えてもよい。なお、ｄ軸電流Ｉｄは、指令値でもあり実電流でもあると解釈される。

時刻ｔ０にドライバがレディオン操作により車両を起動したとき、雰囲気温度Ｔａは低温閾値Ｔａ＿Ｌｔｈより低い。具体的には、寒冷期の朝等に車両を起動する場合が想定される。
つまり、図４のフローチャートのＳ１３でＮＯであるため、次にＳ１４が判断される。すると、素子温度Ｔｓｗ、冷却水温度Ｔｗのいずれも下限値Ｔｓｗ＿ｍｉｎ、Ｔｗ＿ｍｉｎより低い。この状態では異常診断は実行不可である。

そこで、時刻ｔ１にインバータ駆動状態がＯＮとされ、Ｓ１５による電力の通電が開始される。このとき、ｑ軸電流Ｉｑはほぼ０のまま変化せず、ｄ軸電流Ｉｄのみ絶対値が大きくなるように指令値が制御される。
インバータ４０にｄ軸電流Ｉｄが通電され、スイッチング素子４１－４６が動作することにより、温度センサ５４、５５によって検出される素子温度Ｔｓｗ及び冷却水温度Ｔｗが上昇する。

時刻ｔ２に冷却水温度Ｔｗが下限値Ｔｗ＿ｍｉｎに到達し、続いて時刻ｔ３に素子温度Ｔｓｗが下限値Ｔｓｗ＿ｍｉｎに到達すると、Ｓ１４のＡＮＤ条件が成立し、異常診断が実行可能となる。そこで、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけてＳ１６の異常診断が実行され、時刻ｔ４に正常又は異常の判定がされる。

例えば素子温度センサ５４及び冷却水温度センサ５５について、両センサの検出温度が図５の「ＯＫ」の領域にあれば、いずれの温度センサも正常であると判定される。一方、両センサの検出温度が図５の「ＮＧ」の領域にある場合、いずれかのセンサが異常であると判定される。
図７において冷却水温度Ｔｗが実線のように変化する場合、冷却水温度Ｔｗと素子温度Ｔｓｗとの相関が正常範囲内であり、素子温度センサ５４及び冷却水温度センサ５５は正常であると判定される。一方、時刻ｔ２後に冷却水温度Ｔｗが二点鎖線のように変化する場合、冷却水温度Ｔｗと素子温度Ｔｓｗとの相関が異常であり、素子温度センサ５４又は冷却水温度センサ５５の一方が異常であると判定される。

時刻ｔ４に正常又は異常判定がされると、インバータ４０を昇温させるための通電はもはや必要がない。そこで、判定後において駆動制御部３１０に入力される要求トルクが、誤差等を考慮した上で実質的に０である場合、インバータＥＣＵ３０は、インバータ４０の駆動を停止する。これにより、電力消費のムダを低減することができる。
なお、長破線で示すように、時刻ｔ４での要求トルクが実質的に０より大きい場合にはインバータ４０の駆動が継続される。

次に、第２実施形態によるエネルギー供給処理について説明する。
インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲外にあるとき、第１実施形態ではインバータ４０への通電量、すなわち電力が制御されるのに対し、第２実施形態では、インバータ４０に供給される熱エネルギーが制御される点が異なる。
図３に破線で示すように、第２実施形態では、インバータ４０のスイッチング素子４１－４６や冷却水を外部から加熱又は冷却可能な加熱冷却装置４８が設けられている。加熱冷却装置４８は、ＰＴＣヒータ等のヒータや冷却ファン、又は、それらの組み合わせにより構成されている。また、第１実施形態の電流補正部３２は設けられなくてもよい。

インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値Ｔｉｎｖ＿ｍｉｎより低いとき、異常診断部３８は、加熱冷却装置４８に対し、外部からインバータ４０を加熱し、正の熱エネルギーを供給するように指令する。一方、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の上限値Ｔｉｎｖ＿ｍａｘより高いとき、異常診断部３８は、加熱冷却装置４８に対し、外部からインバータ４０を冷却し、負の熱エネルギーを供給するように指令する。
これにより第２実施形態では、第１実施形態と同様に、インバータ温度Ｔｉｎｖを診断可能範囲内に到達させて早期に異常診断を実行可能とすることができる。なお、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせ、電力及び熱エネルギーの両方がインバータ４０に供給されるようにしてもよい。

（効果）
以上のように、本実施形態のインバータＥＣＵ３０は、車両起動時にインバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲外にあるとき、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲内に到達し異常診断が実行可能となるように、インバータ４０に供給されるエネルギーを制御する。これにより、車両起動時から所定時間内におけるＭＧ制御システムの異常診断の実行率を高め、寒冷期等の不利な温度環境においても、法規制に適合しなくなる事態を可及的に回避することができる。なお、異常診断の結果、ＭＧ制御システムが異常と判定された場合には、周知技術による各異常時処置が実施される。その結果、過度なエンジン走行による排気エミッションの増加が防止される。

また、車両起動時に想定され得る最大の温度範囲に合わせて検出可能温度範囲が十分に広い温度センサを使用すると、コストの上昇を招くおそれがある。本実施形態では、インバータ４０に供給されるエネルギーを制御することで、高価な温度センサを使用することなく、車両起動時から所定時間内における異常診断の実行率を適切に向上させることができる。
さらに本実施形態では、インバータ温度Ｔｉｎｖを検出する温度センサの検出可能温度範囲に応じて診断可能範囲が適切に設定されることにより、温度センサの検出可能温度範囲から外れた領域での誤判定が防止される。

（第３実施形態）
第３実施形態について、図８～図１０を参照して説明する。図８に示すように、第３実施形態では、インバータＥＣＵ３０は、プラグインハイブリッド車両９０３のＭＧ駆動システムに適用される。
プラグインハイブリッド車両９０３には、外部からプラグインケーブル１６を接続可能な給電コネクタ１７が設けられている。外部給電リレー１８の一端は給電コネクタ１７に接続されており、外部給電リレー１８の他端は、バッテリ１１とインバータ４０との間の高電位ラインＰ及び低電位ラインＮに接続されている。
図には現れないが、例えばバッテリ１１はインバータ４０の基板に近接して配置されており、バッテリ１１の充放電に伴って発生する熱エネルギーが外部からインバータ４０に供給される。

また、車両制御装置として、図１のＨＶ－ＥＣＵ２０に代えて、ＰＨＶ－ＥＣＵ２５が設けられている。ＰＨＶ－ＥＣＵ２５は、バッテリ１１から取得したＳＯＣが所定の下限ＳＯＣを下回っているとき、外部給電リレー１８をＯＮし、プラグインケーブル１６から供給される外部電力を高電位ラインＰ及び低電位ラインＮに導入する。これにより、バッテリ１１、及び、インバータ４０の入力側コンデンサ１３が充電される。ＳＯＣが所定の上限ＳＯＣに達したら、バッテリ１１の過充電を防止するため、ＰＨＶ－ＥＣＵ２５は、外部給電リレー１８をＯＦＦする。

図９に示すように、ＰＨＶ－ＥＣＵ２５は、図２のＨＶ－ＥＣＵ２０と同様にドライバ要求に基づいてＭＧ要求トルクをインバータＥＣＵ３０へ送信することに加え、さらにバッテリ１１のＳＯＣ情報をインバータＥＣＵ３０へ送信する。インバータＥＣＵ３０及びＭＧ８０動作は、第１、第２実施形態と同様である。

第３実施形態によるエネルギー供給処理を図１０のフローチャートに示す。ここでは、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値よりも低温になる可能性のみを想定し、診断可能範囲の上限値よりも高温になる可能性は想定しない。
Ｓ３１では、給電コネクタ１７へのプラグインケーブル１６の接続等の外部給電の準備が完了する。
Ｓ３２で温度取得部３７は、インバータ温度Ｔｉｎｖとして素子温度Ｔｓｗ及び冷却水温度Ｔｗを取得する。

Ｓ３３で異常診断部３８は、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値以上であるか、すなわち、素子温度Ｔｓｗが下限値Ｔｓｗ＿ｍｉｎ以上、かつ、冷却水温度Ｔｗが下限値Ｔｗ＿ｍｉｎ以上であるか判断し、ＰＨＶ－ＥＣＵ２５に通知する。
Ｓ３３でＮＯ、すなわち、素子温度Ｔｓｗが下限値Ｔｓｗ＿ｍｉｎより低いか、又は、冷却水温度Ｔｗが下限値Ｔｗ＿ｍｉｎより低い場合、Ｓ３４に移行する。

Ｓ３４では、ＰＨＶ－ＥＣＵ２５は、インバータ温度Ｔｉｎｖが診断可能範囲の下限値以上である通常温度時に比べ給電量を増加させる方向に外部給電の実施条件を変更する。そして、その実施条件に該当したとき、Ｓ３５で外部給電が実施される。
例えばＰＨＶ－ＥＣＵ２５は、通常温度時に対し、外部給電を開始する下限ＳＯＣを低下させることにより、外部給電が行われるＳＯＣ範囲を拡大する。こうして、外部給電量が増加することにより、バッテリ１１の充放電に伴って発生しインバータ４０に供給される熱エネルギーが大きくなる。
一方、Ｓ３３でＹＥＳの場合、Ｓ３６にて通常温度時の条件で外部給電が実施される。

このように第３実施形態では、外部給電時にバッテリ１１から発生する熱エネルギーを利用して効率的にインバータ４０を昇温させ、インバータ温度Ｔｉｎｖを診断可能範囲内に到達させて早期に異常診断を実行可能とすることができる。
なお、図１０のＳ３３でＮＯと判断されたときの処置として、下限ＳＯＣを低下させる以外にも、バッテリ１１からインバータ４０への熱伝導を促進させるような処置が行われてもよい。或いは、外部給電に伴って電気エネルギーがインバータ４０に供給されるようにしてもよい。

（その他の実施形態）
（ａ）上記実施形態の図１、図８等では、温度取得部３７及び異常診断部３８は、インバータＥＣＵ３０の内部に記載されている。しかし、これは、物理的に温度取得部３７や異常診断部３８が駆動制御部３１０等と同じ基板に搭載されることを意味しない。例えば温度取得部３７又は異常診断部３８の機能の一部又は全部が、ＨＶ－ＥＣＵ２０やＰＨＶ－ＥＣＵ２５の基板側に構成されてもよい。その場合、「温度取得部及び異常診断部を備えるインバータ制御装置」は、インバータＥＣＵ３０と、ＨＶ－ＥＣＵ２０又はＰＨＶ－ＥＣＵ２５とに跨って構成されると解釈すればよい。

（ｂ）ＭＧ制御システムの構成は、図２、図９に示すように、上位ＥＣＵであるＨＶ－ＥＣＵ２０、ＰＨＶ－ＥＣＵ２５からインバータＥＣＵ３０にＭＧ要求トルクを送信する構成の他、図１１に示すように、インバータＥＣＵ３０が単独でＭＧ８０を駆動する構成としてもよい。図１１の構成では、インバータＥＣＵ３０は、ドライバ要求に基づいて、直接ＭＧ８０の３相通電量を演算する。ＭＧ８０は、インバータ４０からの３相通電により駆動される。

（ｃ）上記実施形態の温度取得部３７は、インバータ温度Ｔｉｎｖとしての素子温度Ｔｓｗ及び冷却水温度Ｔｗに加え、雰囲気温度Ｔａを取得する。また、図４のフローチャートのＳ１３では、雰囲気温度Ｔａに基づいて異常診断の実行可否が判断される。ただし、他の実施形態では、雰囲気温度Ｔａを取得せず、すなわち図４のＳ１３をスキップして、Ｓ１４のみで異常診断の実行可否を判断してもよい。

（ｄ）図５において、インバータ温度Ｔｉｎｖの診断可能範囲は、素子温度センサ５４及び冷却水温度センサ５５の検出可能温度範囲Ｒｓｗ、Ｒｗを根拠として設定される。ただし、これに限らず、診断可能範囲は、「異常診断の前提となる温度条件が成立している温度範囲」を根拠として設定されればよい。例えば、温度センサ５４、５５の検出可能温度範囲Ｒｓｗ、Ｒｗであって、かつ、演算回路の誤差が所定値以下となる温度範囲が診断可能範囲として設定されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

３０・・・インバータＥＣＵ（インバータ制御装置）
３１０・・・駆動制御部、
３７・・・温度取得部、
３８・・・異常診断部、
４０・・・インバータ、
５０・・・車両制御装置、
５４・・・素子温度センサ、
５５・・・冷却水温度センサ、
８０・・・ＭＧ（モータジェネレータ）、
９０１、９０３・・・ハイブリッド車両（車両）。

Claims

動力源として一つ以上のモータジェネレータ（８０）を備える車両（９０１、９０３）に適用され、前記モータジェネレータに電力供給するインバータ（４０）の動作を制御するインバータ制御装置であって、
前記モータジェネレータに対する要求トルクに基づき、前記インバータの駆動信号を生成する駆動制御部（３１０）と、
前記インバータの温度が反映される温度であるインバータ温度（Ｔｉｎｖ）として一つ以上の温度センサ（５４、５５）による検出温度を取得する温度取得部（３７）と、
前記温度取得部により取得されたインバータ温度が、前記温度センサの検出可能温度範囲に基づいて設定される所定の診断可能範囲内にあるか否かを判定し、前記インバータ温度が前記診断可能範囲内にあることを条件として、前記モータジェネレータの制御システムの異常診断を実行する異常診断部（３８）と、
を備え、
前記異常診断部は、
少なくとも前記インバータ温度が前記診断可能範囲の下限値より低いとき、前記インバータ温度が昇温して前記診断可能範囲内に到達し前記異常診断が実行可能となるように、前記インバータに供給されるエネルギーを制御するインバータ制御装置。
動力源として一つ以上のモータジェネレータ（８０）を備える車両（９０１、９０３）に適用され、前記モータジェネレータに電力供給するインバータ（４０）の動作を制御するインバータ制御装置であって、
前記モータジェネレータに対する要求トルクに基づき、前記インバータの駆動信号を生成する駆動制御部（３１０）と、
前記インバータの温度が反映される温度であるインバータ温度（Ｔｉｎｖ）として一つ以上の温度センサ（５４、５５）による検出温度を取得する温度取得部（３７）と、
前記温度取得部により取得されたインバータ温度が、前記温度センサの検出可能温度範囲に基づいて設定される所定の診断可能範囲内にあるか否かを判定し、前記インバータ温度が前記診断可能範囲内にあることを条件として、前記モータジェネレータの制御システムの異常診断を実行する異常診断部（３８）と、
を備え、
前記異常診断部は、
少なくとも前記インバータ温度が前記診断可能範囲の上限値より高いとき、前記インバータ温度が降温して前記診断可能範囲内に到達し前記異常診断が実行可能となるように、前記インバータに供給されるエネルギーを制御するインバータ制御装置。
車両外部から電源供給可能な車両（９０３）に適用され、
前記異常診断部は、
前記インバータ温度が前記診断可能範囲の下限値より低いとき、前記インバータ温度が前記診断可能範囲の下限値以上であるときより、外部給電時に前記インバータに供給されるエネルギーを大きくする請求項１に記載のインバータ制御装置。