JP7275851B2 - 駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、リアクトルを有する昇圧コンバータとコンデンサとを備える駆動装置に関する。
従来、この種の駆動装置としては、スイッチング素子とダイオードとリアクトルとを有するＤＣ／ＤＣコンバータとコンデンサとを備える駆動装置において、リアクトルの温度やコンデンサの温度に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この駆動装置では、リアクトルの温度に基づくリアクトルを保護するための制限電流値と、コンデンサの温度に基づくコンデンサを保護するための制限電流値と、のうち小さい値をＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流に対する制限電流値として設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流が制限電流値以下となるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。
特開２０１５－２２０８４０号公報
近年、こうした駆動装置において、コンデンサに温度センサを設けずに（コンデンサの温度を直接検出せずに）、リアクトルの温度がその耐熱温度未満の温度閾値よりも高くなったときに、リアクトルの温度が温度閾値以下のときに比してＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流を制限することにより、リアクトルおよびコンデンサを保護する手法も考えられている。一般に、コンデンサは、リアクトルに比して、電流の増加に対する温度上昇量の増加が小さい（感度が低い）。ここで、リアクトルの電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流に相当し、コンデンサの電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流に依存する。したがって、外気温が低い（リアクトルやコンデンサの耐熱温度と外気温との温度差分が大きい）ほど、リアクトルを保護可能なＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流の上限値に比して、コンデンサを保護可能なＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流の上限値が大きくなりやすい。これらのことから、外気温に拘わらずに温度閾値を一律に比較的低い値とすると、外気温が低い領域については、コンデンサの保護に十分に余裕があるにも拘わらずにＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流が制限される、即ち、昇圧コンバータの性能の低下を招く懸念がある。
本発明の駆動装置は、昇圧コンバータのリアクトルの温度に基づいてリアクトルおよび昇圧コンバータの高電圧側に取り付けられたコンデンサを保護すると共に外気温が低いときの昇圧コンバータの性能の低下を抑制することを主目的とする。
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の駆動装置は、
スイッチング素子とダイオードとリアクトルとを有し、電力源が接続された低電圧側電力ラインの電力を昇圧して電力機器が接続された高電圧側電力ラインに供給する昇圧コンバータと、
前記高電圧側電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記リアクトルの温度が前記リアクトルの耐熱温度未満の温度閾値よりも高くなると、前記リアクトルの温度が前記温度閾値以下のときに比して前記昇圧コンバータの入力電流を制御する制御装置と、
を備える駆動装置であって、
前記制御装置は、外気温が所定温度以上のときには、第１温度を前記温度閾値に設定し、外気温が前記所定温度未満のときには、前記第１温度より高い第２温度を前記温度閾値に設定する、
ことを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、リアクトルの温度がその耐熱温度未満の温度閾値よりも高くなると、リアクトルの温度が温度閾値以下のときに比して昇圧コンバータの入力電流を制御するものにおいて、外気温が所定温度以上のときには、第１温度を温度閾値に設定し、外気温が所定温度未満のときには、第１温度より高い第２温度を温度閾値に設定する。これにより、リアクトルの温度に基づいてリアクトルおよびコンデンサを保護することができると共に外気温が低いときの昇圧コンバータの性能の低下を抑制することができる。
こうした本発明の駆動装置において、前記第１温度は、想定される任意の外気温について、前記リアクトルの温度が前記第１温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流が、前記コンデンサの温度が前記コンデンサの耐熱温度未満の第３温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流以下となるように設定されるものとしてもよい。
また、本発明の駆動装置において、前記所定温度は、前記リアクトルの温度が前記第２温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流と、前記コンデンサの温度が前記コンデンサの耐熱温度未満の第３温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流と、が等しくなるときの外気温として設定されるものとしてもよい。この場合、前期所定温度は、前期リアクトルの温度が前記第２温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流と外気温との関係を示す第１ラインと、前期コンデンサの温度が前記第３温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流と外気温との関係を示す第２ラインと、の交点の外気温として定められるものとしてもよい。こうすれば、所定温度をより適切に設定することができる。
さらに、本発明の駆動装置において、前記リアクトルと前記コンデンサとは、同一の筐体に収容されるものとしてもよい。
本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 許容電流設定用マップの一例を示す説明図である 電子制御ユニット５０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 外気温ＴａとリアクトルＬの所定時目標電流ＩＬａ，ＩＬｂ，ＩＬｃとの関係の一例を示す説明図である。 変形例の燃料電池自動車２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、蓄電装置としてのバッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、コンデンサ４６，４８と、電子制御ユニット５０とを備える。第１実施例では、「駆動装置」としては、主として、昇圧コンバータ４０とコンデンサ４６と電子制御ユニット５０とが相当する。
モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられると共に高電圧側電力ライン４２を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。モータ３２は、電子制御ユニット５０によってインバータ３４の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。
昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬとを有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン４２および低電圧側電力ライン４４の負極側ラインとに接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン４４の正極側ラインとに接続されている。ここで、リアクトルＬおよびコンデンサ４６は、同一の筐体に収容されている。昇圧コンバータ４０は、電子制御ユニット５０によって、トランジスタ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４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給したり、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給したりする。コンデンサ４６は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインおよび負極側ラインに取り付けられており、コンデンサ４８は、低電圧側電力ライン４４の正極側ラインおよび負極側ラインに取り付けられている。
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２に加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４や、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからの回転位置θｍや、モータ３２の各相の相電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、昇圧コンバータ４０のリアクトルＬに直列に取り付けられた電流センサ４０ａからのリアクトルＬの電流ＩＬ（昇圧コンバータ４０の入力電流（低電圧側電力ライン４４からリアクトルＬのの電流の向きが正の値））や、リアクトルＬに取り付けられた温度センサ４０ｃからのリアクトルＬの温度ＴＬ、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨ、コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８（低電圧側電力ライン４４）の電圧ＶＬも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。加えて、アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖ、外気温センサ７０からの外気温Ｔａも挙げることができる。
電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４の複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算している。また、電子制御ユニット５０は、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算している。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６の蓄電量（放電可能な電力量）の割合である。
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ６８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊が駆動軸２６に出力されるようにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊の仮値としての仮トルク指令Ｔｍｔｍｐを設定する。続いて、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍに基づいてモータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍを設定し、モータ３２の仮トルク指令Ｔｍｔｍｐを許容トルクＴｍｌｉｍで制限（上限ガード）してモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、電子制御ユニット５０は、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動できるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定し、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍの範囲内で電圧センサ４６ａからの高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との差分が打ち消されるようにリアクトルＬの目標電流ＩＬ＊を設定し、電流センサ４０ａからのリアクトルＬの電流ＩＬと目標電流ＩＬ＊との差分が打ち消されるように昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。
ここで、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍについて説明する。リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍは、リアクトルＬの電流ＩＬの絶対値が大きいほどその発熱量が大きくなることを考慮して、リアクトルＬの温度ＴＬがその耐熱温度ＴＬｈｒ（例えば、１７０℃～１８０℃程度）を超えるのを抑制できるように設定される。このリアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍは、実施例では、リアクトルＬの温度ＴＬから温度閾値ＴＬｒｅｆ（後述の所定温度ＴＬ１，ＴＬ２のうちの何れか）を減じた値（ＴＬ－ＴＬｒｅｆ）とリアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍとの関係を予め定めて許容電流設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、値（ＴＬ－ＴＬｒｅｆ）が与えられると、このマップから対応するリアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍを導出して設定するものとした。ここで、温度閾値ＴＬｒｅｆは、リアクトルＬの耐熱温度ＴＬｈｒよりもある程度（例えば、１０℃～２５℃程度）低い値として定められる。この温度閾値ＴＬｒｅｆの設定方法については後述する。図２は、許容電流設定用マップの一例を示す説明図である。リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍは、図示するように、値（ＴＬ－ＴＬｒｅｆ）が値０以下の領域では、リアクトルＬの定格電流ＩＬｒａｔが設定され、値（ＴＬ－ＴＬｒｅｆ）が値０より大きく且つ正の値α未満の領域では、値（ＴＬ－ＴＬｒｅｆ）が大きいほどリアクトルＬの定格電流ＩＬｒａｔから値０に近づくように設定され、値（ＴＬ－ＴＬｒｅｆ）が値α以上の領域では、値０が設定される。したがって、温度閾値ＴＬｒｅｆは、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍに定格電流ＩＬｒａｔが設定されるリアクトルＬの温度範囲の上限を意味し、温度閾値ＴＬｒｅｆに値αを加えた値（ＴＬｒｅｆ＋α）は、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍに値０が設定されるリアクトルＬの温度範囲の下限を意味する。値αは、リアクトルＬの耐熱温度ＴＬｈｒと温度閾値ＴＬｒｅｆとの差分よりも小さい値として定められ、例えば、３℃～５℃程度が用いられる。
続いて、モータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍについて説明する。モータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍは、リアクトルＬの電流ＩＬが許容電流ＩＬｌｉｍを超過するのを抑制できるように設定される。このモータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍは、実施例では、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍとモータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍとの関係を予め定めて許容トルク設定用マップとしてＲＯＭ５４に記憶しておき、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍが与えられると、このマップから対応するモータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍを導出して設定するものとした。モータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍは、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍが大きいほど大きくなるように設定される。実施例では、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍにその定格電流ＩＬｒａｔが設定されるときには、モータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍにその定格トルクＴｍｒａｔが設定されるものとした。
次に，こうして構成された実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置の動作、特に、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍの設定に用いる温度閾値ＴＬｒｅｆを設定する際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット５０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図３の処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、外気温センサ７０からの外気温Ｔａを入力し（ステップＳ１００）、入力した外気温Ｔａを温度閾値Ｔａｒｅｆと比較する（ステップＳ１１０）。そして、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ以上のときには、温度閾値ＴＬｒｅｆに所定温度ＴＬ１を設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。一方、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ未満のときには、温度閾値ＴＬｒｅｆに所定温度ＴＬ１より高い所定温度ＴＬ２を設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定温度ＴＬ１としては、例えば、リアクトルＬの耐熱温度ＴＬｈｒよりも２０℃～２５℃程度低い温度が用いられ、所定温度ＴＬ２としては、例えば、リアクトルＬの耐熱温度ＴＬｈｒよりも１０℃～１５℃程度低い温度が用いられる。以下、所定温度ＴＬ１，ＴＬ２や温度閾値Ｔａｒｅｆの設定方法について説明する。
発明者らは、所定温度ＴＬ１，ＴＬ２や温度閾値Ｔａｒｅｆを設定するために、解析や実験により、想定される温度領域（下限温度Ｔａｍｉｎ（例えば、－３０℃～－２０℃程度）～上限温度Ｔａｍａｘ（例えば、４０℃～５０℃程度）の温度領域）の各外気温Ｔａについて、所定時目標電流ＩＬａ，ＩＬｂ，ＩＬｃを求めた。ここで、所定時目標電流ＩＬａ，ＩＬｂは、それぞれ、リアクトルＬの目標電流ＩＬ＊を一定としてリアクトルＬの電流ＩＬと所定時目標電流ＩＬａ，ＩＬｂとの差分が打ち消されるように昇圧コンバータ４０を制御する所定制御を継続して実行したときにリアクトルＬの温度ＴＬが所定温度ＴＬ１，ＴＬ２で安定する（収束する）場合のリアクトルＬの目標電流ＩＬ＊である。所定時目標電流ＩＬｃは、所定制御を継続して実行したときにコンデンサ４６の温度Ｔｃがその耐熱温度Ｔｃｈｒよりも若干（例えば、５℃～１５℃程度）低い所定温度Ｔｃ１で安定する場合のリアクトルＬの目標電流ＩＬ＊である。
図４は、外気温ＴａとリアクトルＬの所定時目標電流ＩＬａ，ＩＬｂ，ＩＬｃとの関係の一例を示す説明図である。図中、ラインＬ１（実線参照）は、外気温ＴａとリアクトルＬの所定時目標電流ＩＬａとの関係を示し、ラインＬ２（一点鎖線参照）は、外気温ＴａとリアクトルＬの所定時目標電流ＩＬｂとの関係を示し、ラインＬ３（破線参照）は、外気温ＴａとリアクトルＬの所定時目標電流ＩＬｃとの関係を示す。
図示するように、ラインＬ１，Ｌ２は、外気温Ｔａが低いほど所定時目標電流ＩＬａ，ＩＬｂが大きくなるように、且つ、任意の外気温ＴａについてラインＬ２がラインＬ１よりも上側（目標電流ＩＬ＊が大きい側）となるように設定される。所定制御を継続して実行したときのリアクトルＬの温度ＴＬの安定値（収束値）は、外気温Ｔａ（リアクトルＬの初期温度）と、リアクトルＬの電流ＩＬ（目標電流ＩＬ＊に基づく）やリアクトルＬに対する冷却性能などに基づくリアクトルＬの温度上昇量ΔＴＬと、に依存する。詳細には、外気温Ｔａが低いほど所定温度ＴＬ１，ＴＬ２と外気温Ｔａとの差分が大きくなり、リアクトルＬの電流ＩＬが大きいほどリアクトルＬの温度上昇量ΔＴＬが大きくなる。こうした理由により、外気温Ｔａと所定時目標電流ＩＬａ，ＩＬｂとの関係が定まるのである。
また、図示するように、ラインＬ３は、外気温Ｔａが低いほど所定時目標電流ＩＬｃが大きくなるように、且つ、傾きの絶対値がラインＬ１，Ｌ２よりも大きくなるように設定される。所定制御を継続して実行したときのコンデンサ４６の温度Ｔｃの安定値は、外気温Ｔａ（コンデンサ４６の初期温度）と、コンデンサ４６の電流Ｉｃ（リアクトルＬの電流ＩＬ、ひいては、目標電流ＩＬ＊に基づく）やコンデンサ４６に対する冷却性能などに基づくコンデンサ４６の温度上昇量ΔＴｃと、に依存する。詳細には、外気温Ｔａが低いほど所定温度Ｔｃ１と外気温Ｔａとの差分が大きくなり、コンデンサ４６の電流Ｉｃが大きいほどコンデンサ４６の温度上昇量ΔＴｃが大きくなる。また、一般に、コンデンサ４６は、リアクトルＬに比して、電流の増加に対する温度上昇量の増加が小さい（感度が低い）。こうした理由により、外気温Ｔａと所定時目標電流ＩＬｃとの関係が定まるのである。
実施例では、所定温度ＴＬ１は、図示するように、想定される温度領域の任意の外気温Ｔａについて、ラインＬ１がラインＬ３よりも下側（目標電流ＩＬ＊が小さい側）となるように設定される。詳細には、ラインＬ３の傾きの絶対値がラインＬ１の傾きの絶対値よりも大きいことを踏まえて、所定温度ＴＬ１は、外気温Ｔａが上限温度ＴａｍａｘのときにリアクトルＬの所定時目標電流ＩＬａが所定時目標電流ＩＬｃと同一またはそれより若干小さい値となるように設定される。このように所定温度ＴＬ１を設定することにより、電気自動車２０が走行する際において、リアクトルの温度ＴＬが所定温度ＴＬ１に至るときに、コンデンサ４６の温度Ｔｃは所定温度Ｔｃ１以下であると考えられる。したがって、仮に、想定される温度領域の任意の外気温Ｔａについて、所定温度ＴＬ１を温度閾値ＴＬｒｅｆに設定すると共にこの温度閾値ＴＬｒｅｆとリアクトルＬの温度ＴＬとに基づいてリアクトルの許容電流ＩＬｌｉｍ（モータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍ）を設定すれば、コンデンサ４６に電流センサを設けることなく、リアクトルＬの温度ＴＬおよびコンデンサ４６の温度Ｔｃがそれぞれの許容温度ＴＬｌｉｍ，Ｔｃｌｉｍを越えるのを抑制する、即ち、リアクトルＬおよびコンデンサ４６を保護することができる。しかし、この場合、外気温Ｔａが低い領域については、ラインＬ１とラインＬ３との乖離が大きい。これを考慮して、所定温度ＴＬ２は、図示するように、外気温Ｔａについての想定される温度領域内でラインＬ２とラインＬ３とが交差するように設定される。そして、この交点の外気温Ｔａを上述の温度閾値Ｔａｒｅｆとし、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ未満の領域については、所定温度ＴＬ１よりも高い所定温度ＴＬ２を温度閾値ＴＬｒｅｆに設定すると共にこの温度閾値ＴＬｒｅｆとリアクトルＬの温度ＴＬとに基づいてリアクトルの許容電流ＩＬｌｉｍ（モータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍ）を設定する。これにより、所定温度ＴＬ１を許容温度ＴＬｌｉｍに設定する場合と同様にリアクトルＬおよびコンデンサ４６を保護することができるのに加えて、以下の効果を奏する。所定温度ＴＬ１を温度閾値ＴＬｒｅｆに設定する場合に比して、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴＬｒｅｆよりも高くなるのを抑制し、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍが定格電流ＩＬｒａｔに対して小さくなる（モータ３２の許容トルクＴｍｌｉｍが定格トルクＴｍｒａｔに対して小さくなる）のを抑制し、昇圧コンバータ４０の性能ひいては電気自動車２０の走行性能が低下するのを抑制することができる。
以上説明した実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、リアクトルＬの温度ＴＬがその耐熱温度ＴＬｈｒ未満の温度閾値ＴＬｒｅｆよりも高くなると、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴＬｒｅｆ以下のときに比してリアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍを制限するものにおいて、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ以上のときには、所定温度ＴＬ１を温度閾値ＴＬｒｅｆに設定し、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ未満のときには、所定温度ＴＬ１より高い所定温度ＴＬ２を温度閾値ＴＬｒｅｆに設定する。これにより、コンデンサ４６に温度センサを設けずに（コンデンサ４６の温度Ｔｃを直接検出せずに）、リアクトルＬおよびコンデンサ４６を保護することができると共に、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ未満のときに、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴＬｒｅｆよりも高くなるのを抑制し、昇圧コンバータ４０の性能ひいては電気自動車２０の走行性能が低下するのを抑制することができる。
実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、トランジスタＴ３１，Ｔ３２とダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとを有する単相の昇圧コンバータ４０を備えるものとしたが、複数相の昇圧コンバータを備えるものとしてもよく、例えば、２相や３相、４相の昇圧コンバータを備えるものとしてもよい。
実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、昇圧コンバータ４０のリアクトルＬとコンデンサ４６とは、同一の筐体に収容されているものとしたが、それぞれ別の筐体に収容されているものとしてもよい。
実施例では、図１に示したように、モータ３２とインバータ３４とバッテリ３６と昇圧コンバータ４０とコンデンサ４６とを備える電気自動車２０の構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図５に示すような燃料電池自動車２０Ｂの構成としてもよい。図５の燃料電池自動車２０Ｂは、燃料電池７６や昇圧コンバータ８０、コンデンサ８６などを追加した点を除いて、実施例の電気自動車２０と同一のハード構成である。したがって、燃料電池自動車２０Ｂのうち実施例の電気自動車２０と同一のハード構成の部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
燃料電池７６は、高圧水素タンクから供給されて燃料ポンプ（循環ポンプ）により循環される燃料ガスとしての水素と、酸素ポンプ（エアコンプレッサ）により供給されて加湿器によって加湿された空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池として構成されており、低電圧側電力ライン８４を介して昇圧コンバータ８０に接続されている。この燃料電池７６は、電子制御ユニット５０により運転制御されている。
昇圧コンバータ８０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン８４とに接続されており、２つのダイオードＤ７１，Ｄ７２と、ダイオードＤ７２に並列に接続されたトランジスタＴ７２と、リアクトルＬＢとを有する。ダイオードＤ７１は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインに接続されている。ダイオードＤ７２は、ダイオードＤ７１と、高電圧側電力ライン４２および低電圧側電力ライン８４の負極側ラインとに接続されている。リアクトルＬＢは、ダイオードＤ７１，Ｄ７２同士の接続点と、低電圧側電力ライン８４の正極側ラインとに接続されている。昇圧コンバータ８０は、電子制御ユニット５０によって、トランジスタＴ７２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８４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給する。コンデンサ８６は、昇圧コンバータ８０の近傍で高電圧側電力ライン４２の正極側ラインおよび負極側ラインに取り付けられている。
電子制御ユニット５０には、電気自動車２０と同様の各種センサからの信号に加えて、昇圧コンバータ４０のリアクトルＬＢに直列に取り付けられた電流センサ８０ａからのリアクトルＬＢの電流ＩＬＢ（昇圧コンバータ８０の入力電流）や、リアクトルＬＢに取り付けられた温度センサ８０ｃからのリアクトルＬＢの温度ＴＬＢ、コンデンサ８６の端子間に取り付けられた電圧センサ８６ａからのコンデンサ８６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨＢなども入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０からは、電気自動車２０と同様の各種制御信号に加えて、燃料電池７６への制御信号や、昇圧コンバータ８０のトランジスタＴ７２への制御信号も出力ポートを介して出力されている。
こうして構成された変形例の燃料電池自動車２０Ｂでは、電子制御ユニット５０は、要求トルクＴｄ＊が駆動軸２６に出力されるようにモータ３２と昇圧コンバータ４０と燃料電池７６と昇圧コンバータ８０とを制御する。詳細には、モータ３２については、昇圧コンバータ４０，８０のリアクトルＬ，ＬＢの許容電流ＩＬｌｉｍ，ＩＬＢｌｉｍに基づいて許容トルクＴｍｌｉｍを設定する点を除いて、実施例の電気自動車２０と同様に制御する。昇圧コンバータ４０については、実施例の電気自動車２０と同様に制御する。燃料電池７６については、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいて目標発電電力Ｐｆ＊の仮値としての仮目標発電電力Ｐｆｔｍｐを設定し、リアクトルＬＢの許容電流ＩＬＢｌｉｍに基づいて許容発電電力Ｐｆｌｉｍを設定し、仮目標発電電力Ｐｆｔｍｐを許容発電電力Ｐｆｌｉｍで制限（上限ガード）して目標発電電力Ｐｆ＊を設定し、燃料電池７６の発電電力Ｐｆが目標発電電力Ｐｆ＊となるように運転制御する。なお、燃料電池７６を間欠運転するものとしてもよい。昇圧コンバータ８０については、電気自動車２０における昇圧コンバータ４０の制御と同様に制御する。即ち、リアクトルＬの温度ＴＬＢがその耐熱温度ＴＬＢｈｒ未満の温度閾値ＴＬＢｒｅｆよりも高くなると、リアクトルＬＢの温度ＴＬＢが温度閾値ＴＬＢｒｅｆ以下のときに比してリアクトルＬＢの許容電流ＩＬＢｌｉｍを制限するものにおいて、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ２以上のときには、所定温度ＴＬ３を温度閾値ＴＬＢｒｅｆに設定し、外気温Ｔａが温度閾値Ｔａｒｅｆ２未満のときには、所定温度ＴＬ３よりも高い所定温度ＴＬ４を温度閾値ＴＬＢｒｅｆに設定する。ここで、所定温度ＴＬ３，ＴＬ４や温度閾値Ｔａｒｅｆ２は、所定温度ＴＬ１，ＴＬ２や温度閾値Ｔａｒｅｆと同様に設定される。
こうした制御を行なうことにより、コンデンサ４６，８６に温度センサを設けずに、昇圧コンバータ４０，８０のリアクトルＬ，ＬＢおよびコンデンサ４６，８６を抑制することができると共に、外気温が低いときの昇圧コンバータ４０，８０の性能ひいては燃料電池自動車２０Ｂの走行性能の低下を抑制することができる。
この変形例では、本発明を昇圧コンバータ４０，８０の制御に適用するものとしたが、これらのうちの一方にだけ適用するものとしてもよい。例えば、コンデンサ４６の温度Ｔｃを検出する温度センサを設けて、リアクトルＬの許容電流ＩＬｌｉｍについては、リアクトルＬの温度ＴＬとコンデンサ４６の温度Ｔｃとに基づいて設定するものとしてもよい。
実施例では、図１に示したように、モータ３２とインバータ３４とバッテリ３６と昇圧コンバータ４０とコンデンサ４６とを備える電気自動車２０の構成としたが、これに限定されるものではなく、電気自動車２０のハード構成に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車の構成としてもよい。ハイブリッド自動車の構成としては、例えば、図６の変形例のハイブリッド自動車２０Ｃに示すように、駆動輪２２ａ，２２ｂにモータ３２を接続すると共に駆動輪２２ａ，２２ｂにプラネタリギヤ１３０を介してエンジン１２２およびモータ１２４を接続し、モータ３２，１２４にインバータ３４，１２６を介してバッテリ３６を接続する構成を挙げることができる。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、昇圧コンバータ４０が「昇圧コンバータ」に相当し、コンデンサ４６が「コンデンサ」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
２０ 電気自動車、２０Ｂ 燃料電池自動車、２０Ｃ ハイブリッド自動車、２２ａ，２２ｂ 駆動輪、２４ デファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３２，１２４ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３２ｕ，３２ｖ 電流センサ、３４，１２６ インバータ、３６ バッテリ、４０，８０ 昇圧コンバータ、４０ａ，８０ａ 電流センサ、４０ｃ，８０ｃ 温度センサ、４２ 高電圧側電力ライン、４４，８４ 低電圧側電力ライン、４６，４８，８６ コンデンサ、４６ａ，４８ａ，８６ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、７０ 外気温センサ、７６ 燃料電池、１２２ エンジン、１３０ プラネタリギヤ、Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ７１，Ｄ７２ ダイオード、Ｌ，ＬＢ リアクトル、Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ７２ トランジスタ。

Claims (4)

  1. スイッチング素子とダイオードとリアクトルとを有し、電力源が接続された低電圧側電力ラインの電力を昇圧して電力機器が接続された高電圧側電力ラインに供給する昇圧コンバータと、
    前記高電圧側電力ラインに取り付けられたコンデンサと、
    前記リアクトルの温度が前記リアクトルの耐熱温度未満の温度閾値よりも高くなると、前記リアクトルの温度が前記温度閾値以下のときに比して前記昇圧コンバータの入力電流を制限する制御装置と、
    を備える駆動装置であって、
    前記制御装置は、外気温が所定温度以上のときには、第１温度を前記温度閾値に設定し、外気温が前記所定温度未満のときには、前記第１温度より高い第２温度を前記温度閾値に設定する、
    駆動装置。
  2. 請求項１記載の駆動装置であって、
    前記第１温度は、想定される任意の外気温について、前記リアクトルの温度が前記第１温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流が、前記コンデンサの温度が前記コンデンサの耐熱温度未満の第３温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流以下となるように設定される、
    駆動装置。
  3. 請求項１または２記載の駆動装置であって、
    前記所定温度は、前記リアクトルの温度が前記第２温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流と、前記コンデンサの温度が前記コンデンサの耐熱温度未満の第３温度に至る前記昇圧コンバータの入力電流と、が等しくなるときの外気温として設定される、
    駆動装置。
  4. 請求項１ないし３のうち何れか１つの請求項に記載の駆動装置であって、
    前記リアクトルと前記コンデンサとは、同一の筐体に収容される、
    駆動装置。
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