WO2008096899A1

WO2008096899A1 - 冷却システム

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Publication number: WO2008096899A1
Application number: PCT/JP2008/052387
Authority: WO
Inventors: Naoyoshi Takamatsu; Takeshi Yamazaki
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2008-02-06
Publication date: 2008-08-14
Also published as: JP2008189249A; DE112008000360B4; CN101578190A; DE112008000360T5; CN101578190B; US20100050676A1; US8127564B2; JP4665911B2

Abstract

　冷却システムは、バッテリ（１０）の冷却系統をインバータ装置（２０）およびモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）の冷却系統と共通化した構成である。本構成において制御装置（３０）は、バッテリ温度が所定の温度下限値を下回るときにはバッテリ（１０）の昇温制御を実行する。制御装置（３０）は、冷媒路（６４）からの冷却水がバイパス路（６８）へ出力されるように切替弁（５６）の動作を制御する。さらに制御装置（３０）は、冷却水温が所定の温度よりも低い場合には、インバータ装置（２０）に含まれるスイッチング素子におけるスイッチング動作時の電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ装置（２０）を制御する。この結果、小型かつ低コストな構成の冷却システムによって、低温時に発生するバッテリ（１０）の容量低下が速やかに回復される。

Description

明細書冷却システム技術分野

この発明は、冷却システムに関し、特に、負荷駆動回路の冷却システムに関する。背景技術

近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイプリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする車両が注目されている。このような車両には、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電したりするために、二次電池や電気二重層キャパシタなどからなる蓄電機構が搭まされている。

このような電動機を駆動力源とする車両において、加速性能や走行持続距離などの走行性能を高めるために、蓄電機構の充放電容量を大きくすることが望ましい。

一方、蓄電機構は、電気化学的な作用を利用して電気エネルギーを蓄えるので、その充放電特性は温度の影響を受けやすい。一般的な蓄電機構では、低温になるほど、その充放電性能が低下する。そのため、所定の充放電性能を維持するためには、蓄電機構の温度管理、特に昇温制御が重要となる。

たとえば特開平 0 6— 2 4 2 3 8号公報には、電気自動車に搭載されたバッテリの温度を適正な温度範囲に制御するバッテリ温度制御装置が開示される。これによれば、バッテリ温度制御装置は、バッテリを冷却■加熱するための循環水路を備える。この循環水路は、バッテリ保温槽の内部の冷却水を車外空気と熱交換するラジェータ、あるいは、車内空気と熱交換するヒートコアへ循環させるとともに、車両の起動によって発熱する発熱部材としてのインバータおよびモータにも循環可能に設けられている。バッテリ温度制御装置は、冬期などで充電中にバッテリの温度が適正温度よりも低いとき、始動時にバッテリの温度が適正温度よりも低いとき、または、イダエツシヨンがオンで車速がゼロのときには、バッテリ保温槽に設けられた電気ヒータでバッテリを加熱する。その一方、車速がゼロ以外（走行中）の場合には、モータおよびインバータが適温以上であるときに、モータおよびィンバータの放出する熱を利用してバッテリを加熱する。

また、特開平 0 6— 2 3 1 8 0 7号公報には、車室内を暖房するための燃焼式ヒータの周囲にバッテリを配置するとともに、作動状態における燃焼式ヒータの排熱をバッテリに伝達する伝達手段を有する電気自動車のバッテリ加温装置が開示される。

しかしながら、特開平 0 6— 2 4 2 3 8号公報に開示されるバッテリ温度制御装置では、モータおよびインバータの放出する熱を利用してバッテリを加熱する構成が開示されているが、始動時または車速がゼロのときのように、モータおよびインバータが適温よりも低い場合については、電気ヒータをオンしてバッテリを加熱する構成となっている。

そのため、特開平 0 6— 2 4 2 3 8号公報は、電気ヒータと電気ヒータの電源とをバッテリ保温槽に設ける必要が生じるため、バッテリ温度制御装置が大型化するとともに、コストが嵩むという問題があった。

また、特開平 0 6— 2 3 1 8 0 7号公報に開示されるバッテリ加温装置では、バッテリトレイの中央に燃焼式ヒータが配置され、その周囲に複数のバッテリが配置される構成が開示されていることから、バッテリを小型化かつ低コスト化を図ることが困難となっていた。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型かつ低コストな装置構成によって、蓄電機構を昇温可能な冷却システムを提供することである。発明の開示

この発明によれば、冷却システムは、充放電可能に構成された蓄電機構と、蓄電機構から電力の供給を受けて電気負荷を駆動する駆動回路とを有する負荷駆動装置と、負荷駆動装置を冷却する冷却装置と、負荷駆動装置および冷却装置の動作を制御する制御装置とを備える。冷却装置は、冷媒を通流する冷媒路を含む。蓄電機構は、駆動回路と冷媒路を共有するように配設される。制御装置は、蓄電機構の温度が所定の温度下限値を下回るときに、蓄電機構の昇温制御を実行する昇温制御部を含む。昇温制御部は、駆動回路からの発熱量を推定する推定部と、推定部によって推定された駆動回路からの発熱量が、蓄電機構を暖めるのに必要な熱量に満たないときに、駆動回路に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、駆動回路を制御する駆動制御部とを含む。

上記の冷却システムによれば、蓄電機構の冷却系統を駆動回路の冷却系統と共通化した構成において、蓄電機構の昇温制御時に、駆動回路からの発熱量が昇温制御を行なうのに十分でない場合には、駆動回路の電力損失を大きくする。これにより、発熱量が増加した駆動回路と熱交換を行なった冷媒によって、蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。その結果、小型かつ低コストな構成の冷却システムによって、蓄電機構の充放電性能を確保して、電気負荷の動作信頼性を高めることができる。

好ましくは、冷却装置は、冷媒路に配設され、冷媒を冷却するラジェータと、ラジェ一夕のバイパス路と、ラジェータおよびバイパス路のいずれかに冷媒を通流させるための切替弁とを含む。昇温制御部は、冷媒がバイパス路を通流するように切替弁の動作を制御する切替弁制御部をさらに含む。

上記の冷却システムによれば、昇温制御の実行時には、冷媒は、ラジェータを介することなく循環するので、駆動回路から発生する熱を蓄電機構に効率良く輸送することができる。その結果、蓄電機構を速やかに暖めることができる。好ましくは、駆動回路は、スィツチング素子のスィツチング動作により蓄電機構と電気負荷との間で電力変換を行なう電力変換器を含む。駆動制御部は、スィツチング動作時に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、スイッチング動作時の電力損失を大きくして駆動回路からの発熱量を増加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御部は、スイッチング素子がオンされた状態での通電抵抗が通常制御時よりも高くなるように、スィツチング素子の駆動電源を制御する。 , 上記の冷却システムによれば、スィツチング素子をオンしたときの定常損失を大きくして駆動回路からの発熱量を增加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御部は、スイッチング素子がオフされた状態での通電抵抗が通常動作時よりも低くなるように、スィツチング素子の駆動電源を制御する。上記の冷却システムによれば、スィツチング素子をオフしたときの定常損失を大きくして駆動回路からの発熱量を増加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下をより速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御部は、スイッチング素子のスイッチング速度が通常動作時よりも遅くなるように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、スィツチング動作時に発生するスィツチング損失を大きくして駆動回路からの発熱量を増加させることによって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、駆動制御部は、スィッチング素子の駆動電源とスィッチング素子の制御電極との間に電気的に接続される電気抵抗を、第 1の抵抗値から第 1の抵抗値よりも大きい第 2の抵抗値に切り替える。

上記の冷却システムによれば、簡易な構成でスイツチング損失を大きくすることができるため、小型かつ低コストな装置構成によって、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、電気負荷は、回転電機である。駆動制御部は、回転電機の駆動効率が通常動作時よりも低くなるように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、回転電機の駆動効率を低下させることによって回転電機に流れる駆動電流が大きくなり、駆動回路の自己発熱量が増加するため、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。

好ましくは、回転電機は、通常動作時において、要求トルクの発生に第 1の電流振幅の駆動電流を要する第 1の動作点で動作する。駆動御部は、回転電機が、同一の要求トルクの発生に第 1の電流振幅よりも大きい第 2の電流振幅の駆動電流を要する第 2の動作点で動作するように、駆動回路を制御する。

上記の冷却システムによれば、回転電機に流れる駆動電流を大きくすることによって、駆動回路からの発熱量が増加するため、低温時に発生する蓄電機構の容量低下を速やかに回復することができる。また、駆動回路および回転電機が自己発熱によって暖められるので、電気負荷の動作信頼性が向上する。

好ましくは、推定部は、冷媒の温度、駆動回路の温度、および駆動回路を流れる駆動電流のいずれかに基づいて、駆動回路からの発熱量を推定する。

上記の冷却システムによれば、駆動回路からの発熱量を容易に推定することができる。

好ましくは、蓄電機構は、さらに、電気負荷と冷媒路を共有するように配設される。

上記の冷却システムによれば、発熱した駆動回路および電気負荷と熱交換を行なつた冷媒によって、.蓄電機構をより一層効率的かつ速やかに暖めることができる。

この発明によれば、小型かつ低コストな装置構成によって、蓄電機構を速やかに昇温することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明による冷却システムが適用される負荷駆動装置の構成を説明する回路図である。

図 2は、図 1に示される負荷駆動装置の冷却システムを概念的に示すプロック図である。

図 3は、図 2における制御装置の機能プロック図である。

図 4は、スイッチング素子の通電抵抗とスィツチング素子のゲート電圧との関係を示す図である。

図 5は、通常制御時のィンバータ装置のスィツチング動作を説明するための図である。

図 6は、損失増加制御時のィンバータ装置のスィツチング動作を説明するための図である。

図 7は、この発明の実施の形態による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。図 8は、通常制御時のインバタ装置のスィツチング動作を説明するための図である。

図 9は、この究明の実施の形態の変更例 1による損失増加制御時のィンバータ装置のスィツチング動作を説明するための図である。

図 1 0は、この発明の実施の形態の変更例 1による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能ブロック図である。

図 1 1は、この発明の実施の形態の変更例 1によるゲート駆動回路の構成例を示す回路図である。

図 1 2は、この発明の実施の形態の変更例 1による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。

図 1 3は、この発明の実施の形態の変更例 2によるモータジェネレータの制御を説明するための図である。 .

図 1 4は、この発明の実施の形態の変更例 2による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能ブロック図である。

図 1 5は、この発明の実施の形態の変更例 2による冷却システムの制御を説明するためのフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図 1を参照して、負荷駆動装置は、モータジェネレータ MG 1 , MG 2と、ィンバータ装置 2 0と、バッテリ 1 0と、電流センサ 2 4， 2 8と、制御装置 3 0 とを備える。

モータジェネレータ MG 1 , MG 2は、 3相交流同期電動発電機であり、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を発生する 3相コイルが卷回されたステータとを含む。モータジェネレータ MG 1， MG 2は、永久磁石による磁界と 3相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータを回転駆動する電動機として動作するとともに、永久磁石による磁界とロータの回転との相互作用により 3相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。バッテリ 1 0は、充放電可能に構成された「蓄電機構」を構成し、例えば、二ッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池、もしくは電気二重層キヤパシタからなる。バッテリ 1 0は、直流電圧をインバータ装置 2 0へ供給するとともに、インパータ装攀 ² 0からの直流電圧によって充電される。

ィンバータ装置 2 0は、モータジェネレータ MG 1に対応して設けられたインバータ 1 4と、モータジェネレータ MG 2に対応して設けられたインバータ 3 1 と、平滑コンデンサ Cと、電¾¾ライン L 1と、接地ライン L 2と、電圧センサ 1 3とを含む。

平滑コンデンサ Cは、電源ライン L 1と接地ライン L 2との間に接続され、バッテリ 1 0の出力電圧、すなわちインバータ 1 4， 3 1の入力電圧を平滑する。電圧センサ 1 3は、平滑コンデンサ Cの両端の電圧（すなわち、インバータ 1 4， 3 1の入力電圧に相当する。以下同じ。 ) Vmを検出し、その検出した電圧 Vm を制御装置 3 0へ出力する。

インバータ 1 4は、一般的な 3相インバータの構成を有し、 U相アームを構成するスイッチング素子 Q 1 , Q 2と、 V相アームを構成するスイッチング素子 Q 3 , Q 4と、 W相アームを構成するスイッチング素子 Q 5， Q 6とを含む。スィッチング素子 Q 1 ~ Q 6のそれぞれに対応して、ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流すように逆並列ダイォード D 1〜D 6がそれぞれ接続されている。ィンバータ 1 4の各相アームは、モータジェネレータ MG 1の対応相と接続される。この実施の形態におけるスィツチング素子としては、 I G B T (Insulated Gate Bipolar Transistor) や M O S — F E T (Metal Oxide Semiconductor- Field Effect Transistor) 等が適用可能である。

ィンバータ 3 1の構成は、ィンバータ 1 4と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。インバータ 3 1の各相アームは、モータジェネレータ MG 2の対応相と接続される。

電流センサ 2 4は、モータジェネレータ MG 1に流れるモータ電流 I V 1， I w lを検出し、その検出したモータ電流 I V 1， I w 1を制御装置 3 0へ出力する。電流センサ 28は、モータジェネレータ MG 2に流れるモータ電流 I V 2, I w2を検出し、その検出したモータ電流 I V 2, I w 2を制御装置 30へ出力する。

制御装置 30は、インバータ 14におけるスイッチング素子 Q 1〜Q 6のスィツチング動作を制御し、バッテリ 10から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータ MG 1に発生させるため、または、モータジェネレータ MG 1によって発生された交流電力を直流電力に変化してバッテリ 10を充電するため、インバータ 14を制御する。

具体的には、制御装置 30は、図示しない外部 ECU (Electrical Control Unit) からトルク指令値 TR 1およびモータ回転数 MRN 1を受け、電圧センサ 13から出力電圧 Vmを受け、電流センサ 24からモータ電流 I V 1 , I wlを受ける。制御装置 30は、これらの出力値に基づいて、 '後述する方法によりインバータ 14がモータジェネレータ MG 1を駆動するときにインバータ 14のスィツチング素子 Q 1〜Q6をスィツチング制御するための信号 PWMI 1を生成し、その生成した信号 PWMI 1をインバータ 14へ出力する。

すなわち、信号 PWMI 1は、インパータ 14のスイッチング素子 Q 1〜Q 6 のオン ·オフ制御信号であり、スィツチング素子 Q 1〜Q 6は、ゲート駆動回路 GD 1〜GD6によって、これらのオン 'オフ制御信号に応答して、開閉される。制御装置 30は、さらに、インバータ 31におけるスイッチング素子 Q 1〜Q 6のスイッチング動作を制御し、バッテリ 10から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータ MG 2に発生させるため、または、モータジェネレータ MG 2によって発生された交流電力を直流電力に変ィ匕してバッテリ 10を充電するため、インバータ 3 1を制御する。具体的には、制御装置 30は、外部 ECUからのトルク指令値 TR 2およびモータ回転数 MR N2と、電圧センサ 13からの出力電圧 Vmと、電流センサ 28からのモータ電流 I v 2， I w2とに基づいて、インバータ 31がモータジェネレータ MG 2を駆動するときにィンバータ 31のスィツチング素子 Q 1〜Q 6をスィツチング制御するための信号 PWMI 2を生成し、その生成した信号 PWMI 2をインバータ 3 1へ出力する。なお、上記において、インバータ 1 4 , 3 1および平滑コンデンサ Cを含むィンバータ装置 2 0は、「負荷駆動装置」を構成する。そして、この負荷駆動装置を、車両の駆動力を発生する駆動力発生部とした場合、車両は、バッテリ 1 0から駆動力発生部へ供給される電力により生じる駆動力を車輪に伝達することにより走行する。また、車両は、回生時において、駆動力発生部によって運動ェネルギ一から電力を生じさせてバッテリ 1 0に回収する。

図 2は、図 1に示される負荷駆動装置の冷却システムを概念的に示すブロック図である。

図 2を参照して、冷却システムは、インバータ装置 2 0と、モータジエネレータ MG 1， MG 2と、バッテリ 1 0と、電動ポンプ（以下、ポンプと略す） 5 0 と、リザーバタンク 5 2と、ラジェタ 5 4と、冷媒路 5 8〜6 6とを備える。ポンプ 5 0とインバータ装置 2 0との間に冷媒路 5 8が設けられ、インバータ装置 2 0とモータジェネレータ MG 1， MG 2との間に冷媒路 6 0が設けられ、モータジェネレータ MG 1， MG 2とバッテリ 1 0との間に冷媒路 6 2が設けられる。さらに、バッテリ 1 0とラジェータ 5 4の第 1ポートとの間に冷媒路 6 4 が設けられ、ラジェータ 5 4の第 2ポートとリザーバタンク 5 2との間に冷媒路 6 6が設けられる。

ポンプ 5 0は、不凍液などの冷却水を循環させるためのポンプであって、図示される矢印の方向に冷媒を循環させる。ラジェ一タ 5 4は、インバータ装置 2 0、モータジェネレータ MG 1， MG 2およびバッテリ 1 0を循環してきた冷媒を冷却する。ラジェータ 5 4で冷された冷却水は、リザーバタンク 5 2に一旦蓄えられ、ポンプ 5 0に戻る。

すなわち、この発明による冷却システムにおいては、インバータ装置 2 0、モータジェネレータ MG 1， MG 2およびバッテリ 1 0が単一の冷却系統によって冷却される。なお、上記においては、ラジェータ 5 4からみて上流側からインバータ装置 2 0、モータジェネレータ MG 1 , MG 2およびバッテリ 1 0の順に配置されるものとしたが、各装置の配置順は、上記の順に限定されるものではなレ、。以上のように、この発明によれば、バッテリ 1 0の冷却にインバータ装置 2 0 およびモータジェネレータ MG 1， MG 2の冷却水を用いることによって、ノくッテリ 1 0の冷却系統をインバータ装置 2 0およびモータジエネ —タ M,G 1 , M G 2の冷却系統と共通化することができ、冷却システムの小型化および低コスト化が図られる。

また、冷却システムが軽量化されることによって、負荷駆動装置を搭載した車両が軽量化され、その結果、車両の燃費が向上する。

さらに、この発明によれば、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ M G l , MG 2の冷却水とバッテリ 1 0の冷却水とが共有されることを利用して、低温環境下におけるバッテリ 1 0の充放電性能が確保される。すなわち、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 , MG 2から発生する熱を冷却水を用いてバッテリ 1 0へ輸送し、その熱を用いてバッテリ 1 0を暖めることにより、低温時に発生するバッテリ 1 0の容量低下を回復させることができる。詳細には、図 2に示されるように、冷却システムは、バイパス路 6 8と、切替弁 5 6と、温度センサ 4 0， 4 2とをさらに備える。

切替弁 5 6は、バッテリ 1 0とラジェータ 5 4との間の冷媒路 6 4に設けられる。切替弁 5 6は、冷媒路 6 4を通流した冷却水の出力先を、ラジェータ 5 4おょぴバイパス路 6 8のいずれかに切替える。

バイパス路 6 8は、ラジェータ 5 4のバイパスであって、冷媒路 6 6と切替弁 5 6との間に設けられる。

温度センサ 4 0は、バッテリ 1 0の温度（以下、バッテリ温度と称す） T bを検出し、その検出したバッテリ温度 T bを制御装置 3 0へ出力する。温度センサ

4 2は、冷却水の温度（以下、冷却水温と称す） T wを検出し、その検出した冷却水温 T wを制御装置 3 0へ出力する。

制御装置 3 0は、上述したィンバータ装置 2 0におけるスィツチング動作を制御するとともに、冷却水を循環させるためのポンプ 5 0を駆動制御する。ポンプ

5 0の駆動制御は、インバータ装置 2 0、モータジェネレータ MG 1， MG 2およびバッテリ 1 0を冷却水が経由する流路における圧力損失、および各装置の発熱量などを考慮して流量の目標値が設定され、流量がその設定された目標値となるように、ポンプ 5 0の回転数が制御されることによって行なわれる。

さらに、制卸装置 3 0は、温度センサ 4 0からのバッテリ温度 T bに基づいてバッテリ 1◦を昇温する必要があるか否かを判断する。具体的には、制御装置 3 0は、バッテリ温度 T bが所定の温度下限値 T b— 1 i mを下回っているか否かを判断する。そして、バッテリ温度 T bが温度下限値 T b— 1 i mを下回っているときに、バッテリ 1 0の昇温制御を実行する。

(バッテリの昇温制御）

バッテリ 1 0の昇温制御は、バッテリ温度 T bに応じて切替弁 5 6の動作を制御することにより行なわれる。詳細には、制御装置 3 0は、バッテリ温度 T bが温度下限 :T b— 1 i m以上のとき、すなわち、昇温制御でない通常制御時には、冷媒路 6 4からの冷却水がラジェータ 5 4へ出力されるように切替弁 5 6の動作を制御する。一方、バッテリ温度 T bが温度下限値 T b— 1 i mを下回るとき、すなわち、昇温制御の実行時には、冷媒路 6 4からの冷却水がバイパス路 6 8 へ出力されるように切替弁 5 6の動作を制御する。

このように、バッテリ温度 T bに応じて切替弁 5 6の動作を制御することによつて、昇温制御の実行時には、冷却水は、ラジエータ 5 4を介することなく循環するので、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 ， MG 2によつて暖められた冷却水がラジェータ 5 4によって冷却されるのが防止される。その結果、バッテリ 1 0を効率良く暖めることができ、低温時に発生するバッテリ 1 0の容量低下を回復させることができる。

しかしながら、このように、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ M G l , MG 2を発熱部材とし、該発熱部材からの発熱を用いてバッテリ 1 0を暖める構成においては、負荷駆動装置の始動時のように、発熱部材からの発熱量が少ない場合には、バッテリ 1 0を暖めることが困難となる可能性がある。

そこで、この発明による冷却システムは、バッテリ 1 0の昇温制御時において、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 ， MG 2における発熱量がバッテリ 1 0を暖めるのに必要な熱量に満たないときには、インバータ装置 2 0 に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ装置 2 0 を制御する構成とする。

このような構成とすることにより、インバータ装置 2 0からの発熱量が増加するため、バッテリ 1 0を迅速に暖めることができる。なお、以下では、インバータ装置 2 0の電力損失を増加させるこの制御を、「損失増加制御」とも称する。 (ィンバータ装置の損失増加制御）

制御装置 3 0は、最初に、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 , MG 2における発熱量を推定し、その推定した発熱量がバッテリ 1 0を暖めるのに必要な熱量を満たすか否かを判断する。一例として、制御装置 3 0は、温度センサ 4 2からの冷却水温 T wに基づいてィンバータ装置 2 0およびモータジエネレータ MG 1， MG 2における発熱量を推定し、その推定した発熱量がバッテリ 1◦を暖めるのに必要な熱量を満たすか否かを判断する。

このとき、制御装置 3 0は、冷却水温 T wが、バッテリ 1 0を温めるのに必要な熱量に基づいて予め設定された所定の温度 T w_ s t dよりも低い場合には、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1， MG 2における発熱量がバッテリ 1 0を暖めるのに必要な熱量を満たしていないと判断する。そして、制 · 御装置 3 0は、インバータ装置 2 0の損失增加制御を実行する。一方、冷却水温 T wが所定の温度 T w— s t d以上の場合には、制御装置 3 0は、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1， MG 2における発熱量がバッテリ 1 0 を暖めるのに必要な熱量を満たしていると判断し、インバータ装置 2 0の通常制御を実行する。

なお、上記においては、温度センサ 4 2からの冷却水温 T wに基づいてインバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 , MG 2における発熱量を推定したが、インバータ装置 2 0の装置温度を検出する温度センサの温度検出値、およびモータジェネレータ MG 1 , ' MG 2のモータ温度を検出する温度センサの検出値に基づいて、当該発熱量を推定する構成としてもよい。あるいは、電流センサ 2 4からのモータ電流 I v l , I w lに基づいて当該発熱量を推定する構成としてもよい。

次に、制御装置 3 0は、損失増加制御の実行においては、以下に述べるように、ィンバータ装置 2 0に含まれるスィツチング素子 Q 1 ~ Q 6におけるスィッチング動作時の電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ 1 4， 3

1を制御する。

図 3は、図 2における制御装置 3 0の機能ブロック図である。なお、この図 3から以下の図 15においては、インパータ装置 20におけるィンパータ 14の制御について代表的に説明するが、インバータ装置 20におけるィンバータ 31についても同様の制御が行なわれる。

図 3を参照して、制御装置 30は、モータ制御用相電圧演算部 300と、 P W M信号変換部 3◦ 2と、冷却装置制御部 304とを含む。

モータ制御用相電圧演算部 300は、平滑コンデンサ Cの両端の電圧、すなわち、インバータ 14への入力電圧 Vmを電圧センサ 1 3から受け、モータジエネレータ MG 1に流れるモータ電流 I u 1, I V 1を電流センサ 24から受け、トルク指令値 TR 1を外部 ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部 300は、これらの入力された信号に基づいて、モータジェネレータ MG 1の各相に印加する電圧を演算し、その演算結果を PWM信号変換部 302へ出力する。

PWM信号変換部 302は、モータ制御用相電圧演算部 300から受けた演算結果に基づいて、実際にインバータ 14の各スィツチング素子 Q 1〜Q6をオン /オフするための信号 PWM I 1を生成し、その生成した信号 PWM I 1をインバータ 14の各スィツチング素子 Q 1〜Q 6へ出力する。スィツチング素子 Q 1 〜Q6は、ゲート駆動回路 GD 1〜GD 6によって、信号 PWMI 1に応答して、開閉される。

冷却装置制御部 304は、温度センサ 40からバッテリ温度 Tbを受け、温度センサ 42から冷却水温 Twを受けると、バッテリ温度 T bが所定の温度下限直 Tb— 1 i mを下回っているか否かを判断する。そして、冷却装置制御部 304 は、バッテリ温度 Tbが所定の温度下限値 Tb— 1 imを下回るときには、バッテリ 10の昇温制御を実行する。

この昇温制御においては、冷却装置制御部 304は、冷媒路 64からの冷却水がバイパス路 68へ出力されるように切替弁 56の動作を制御するための信号 D RVを生成し、その生成した信号 DRVを切替弁 56へ出力する。これにより、冷却水は、ラジェータ 54 (図 2) を介することなく循環するので、インバータ装置 20およびモータジェネレータ MG 1, MG 2によって暖められた冷却氷がラジェータ 54によって冷却されるのが防止される。その結果、インバータ装置 20からの発熱を、冷却水を用いて効率良くバッテリ 10に輸送することができる。

さらに、冷却装置制御部 3 0 4は、温度センサ 4 2からの冷却水温 T wが所定の温度 T w— s t dを下回っているかを判断する。冷却水温 T wが所定の温度 T s t dを下回っているとき、すなわち、インバータ装置 2 0およびモータジエネレータ MG 1， MG 2における発熱量の推定値がバッテリ 1 0を暖めるのに必要な熱量を満たさない場合には、冷却装置制御部 3 0 4は、インバータ装置 2 0の損失増加制御を実行する。

詳細には、冷却装置制御部 3 0 4は、スイッチング制御信号 S Cを生成してィンバータ 1 4へ出力する。スイッチング制御信号 S Cは、負荷駆動装置の動作中にスィツチング素子 Q 1〜Q 6におけるスィツチング動作時の電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ 1 4を駆動することを指示するための信号である。

ここで、インバータ 1 4においてスイッチング動作時に発生する電力損失 P 1 o s sは、スイッチング素子 Q 1〜Q 6が導通時に定常的に発生する導通損失 P o nと、スイッチング素子 Q 1〜Q 6がターンオン Zターンオフ時に発生するスイッチング損失 P s wとの和で表わされる。本実施の形態では、このうちの導通損失 P o ηを大きくすることによって、インバータ 1 4からの発熱量を増加させる。

具体的には、冷却装置制御部 3 0 4は、スイッチング素子 Q 1〜Q 6がオンされた状態での通電抵抗が、通常制御時の通電抵抗よりも高くなるように、インバータ 1 4のスィツチング動作を制御する。

図 4は、スィツチング素子の通電抵抗とスィツチング素子のゲートに印加される駆動電圧（以下、ゲート電圧とも称する）との関係を示す図である。

図 4を参照して、ゲート電圧が低いほど、スイッチング素子の通電抵抗を高くすることができる。そして、通常制御時には、導通損失 P o nを小さくするためにゲート電圧 V g 4がオン電圧としてゲートに印加される。これに対して、損失増加制御時には、通常制御時のゲート電圧 V g 4よりも低い V g 3がオン電圧としてゲートに印加される。これにより、損失増加制御時のスイッチング素子の通電抵抗は、通常制御時の通電抵抗よりも高くなり、その結果、スイッチング素子の導通損失 P o nを大きくすることができる。よって、インバータ装置 2 0からの発熱量が増加する。

さらに、冷却装置制御部 3 0 4は、スイッチング素子がオフされた状態での通電抵抗が通常制御時の通電抵抗よりも低くなるように、インバータ 1 4のスィッチング動作を制御する。

すなわち、図 4に示されるように、通常制御時には、オフされた状態でのスィツチング素子における電流を略ゼロとするように、すなわち、通電抵抗が高くなるように、ゲート電圧 V g 1がオフ電圧としてゲートに印加される。これに対して、損失増加制御時には、通常制御時のゲート電圧 V g 1よりも高い V g 2がォフ電圧としてゲートに印加される。これにより、損失増加制御時には、スィツチング素子がオフされた状態のときの通電抵抗は、通常制御時よりも低くなり、その結果、スイッチング素子にはゲート電圧 V g 2に応じた電流が流れる。したがつて、オフされた状態においても、スイッチング素子の導通損失 P o nが発生するため、インバータ装置 2 0からの発熱量をさらに増やすことができる。

以上に述べたように、通常制御時と損失増加制御時とでスィツチング素子の駆動電圧（オン電圧およびオフ電圧）を変化させる構成によって、スイッチング素子がオンされた状態およびオフされた状態での通電抵抗が変化する。その結果、図 5および図' 6に示すように、損失増加制御時においてスィツチング動作時に発生する導通損失 P o ηを大きくすることができる。

なお、駆動電圧を可変とする構成は、例えば、インバータ 1 4の各スィッチング素子 Q 1〜Q 6に対応するグート駆動回路 G D 1〜G D 6力冷却装置制御部 3 0 4からのスィッチング制御信号 S Cに応じて、各スイッチング素子のゲートに印加するオン電圧およびオフ電圧を変化させることによって実現することがでさる。

図 5は、通常制御時のインバータ装置 2 0のスイッチング動作を説明するための図である。一方、図 6は、損失増加制御時のインバータ装置 2 0のスィッチング動作を説明するための図である。

図 5を参照して、縦軸は、スィツチング素子のオン ·オフを制御するゲート制御信号 G S、スイッチング素子における電圧 V、電流 I、およびスイッチング動作時の電力損失 P 1 o s sを示し、横軸は時間を示す。ゲート制御信号 G Sは、スイッチング素子のオン期間に論理ハイレベル（Hレベル）設定され、オフ期間に論理ローレベル（Lレベル）に設定される。

時刻 t 1以前においては、ゲート制御信号 G Sが Lレベルであるので、スイツチング素子における電圧 V≠ 0である一方、電流 I = 0である。

時刻 t 1において、ゲート制御信号 G Sが Lレベルから Hレベルに変化すると、ゲート制御信号 G Sに応答したゲート電圧の変化に応じて、電流 Iが流れ始めるとともに、電圧 Vは低下する。完全にオンされた状態では、電圧 Vは、スィッチング素子の特性で決まる Lレベルの電圧となる。

時刻 2において、ゲート制御信号 G Sが Hレベルから Lレベルへ変化すると、グート制御信号 G Sに応答したゲート電圧の変化に応じて、電流 Iが下降し始めるとともに、電圧 Vは上昇する。完全にオフされた状態では、電流 1 = 0となる。実際のスィツチング動作時には、ゲート駆動回路によるゲート電圧の変化に応じて、電圧 Vおよび電流 Iが変化する。これにより、スイッチング素子には、電圧 Vと電流 I との積に相当する電力損失 P 1 o s sが発生する。電力損失 P 1 o s sは、スィツチング損失 P s wと、導通損失 P o n 1とからなる。

これに対して、損失増加制御時には、図 6に示されるように、ゲート制御信号 G Sが Lレベルである時刻 t 1以前においては、スイッチング素子における電圧 V≠ 0であるとともに、スイッチング素子が完全にオフされた状態における電流 I≠ 0である。

また、時刻 t 1において、グート制御信号 G Sが Lレベルから Hレベルに変化すると、電流 Iが増加するとともに、電圧 Vが低下する。完全にオンされた状態での電圧 Vは、通常制御時における電圧よりも高くなる。

時刻 t 2において、ゲート制御信号 G Sが Hレベルから Lレベルへ変化すると、電流 Iが下降し始めるとともに、電圧 Vは上昇する。完全にオフされた状態では、電流 I≠ 0となる。

そして、実際のスイッチング動作時には、ゲート電圧の変化に応じて電圧 Vおよび電流 Iが変化し、電力損失 P 1 o s sが発生する。このときの電力損失 P 1 o s sは、導通損失 P o n 2が通常制御時の導通損失 P o n 1よりも大きくなるため、通常制御時の電力損失 P 1 o s sを上回る。したがって、インバータ装置 20からの発熱量が増加し、バッテリ 10が迅速に暖められる。

なお、インバータ装置 20においては、力かる損失増加制御を行なうことによつて、スイッチング素子の素子温度が上昇する。スイッチング素子は、素子温度の上昇に従って素子耐圧が増加するという温度依存性を有する。そのため、スィツチング素子の素子耐圧がモータジェネレータ MG 1， MG 2が発生する逆起電圧よりも高くなり、低温時に発生するスィツチング素子の耐圧破壊を防止することができる。

図 7は、この発明の実施の形態による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。

図 7を参照して、制御装置 30は、温度センサ 40からバッテリ温度 T bを取得し、温度センサ 42から冷却水温 Twを取得すると（ステップ SO 1) 、バッテリ温度 T bが所定の温度下限値 T b— 1 i mを下回っているか否かを判断する (ステップ S O 2) 。バッテリ温度 Tbが所定の温度下限値 Tb— 1 i mを下回つている場合には、制御装置 30は、冷却水がバイパス路 68に出力されるように切替弁 56の動作を制御する（ステップ S O 3) 。これにより、バッテリ 10 の昇温制御が開始される。

バッテリ 1 Qの昇温制御が開始されると、制御装置 30は、冷却水温 Twが所定の温度 Tw— s t dを下回っているか否かを判断する（ステップ S 04) 。冷却水温 Twが所定の温度 Tw— s t dを下回っている場合には、制御装置 30は、インバータ装置 20の損失増加制御を実行する。すなわち、インバータ装置 20 におけるスィツチング動作時の導通損失が通常制御時の導通損失よりも大きくなるように、インバータ 14 (または 31) のスイッチング素子の駆動電圧（オン電圧おょぴオフ電圧）を変化させる（ステップ S O 5) 。

一方、ステップ S O 4において、冷却水温 Twが所定の温度 T b— s t d以上である場合には、制御装置 30は、インバータ装置 20の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する（ステップ S O 7) 。

再びステップ S 02に戻って、バッテリ温度 T bが所定の温度下限値 T b— 1 i m以上である場合には、制御装置 30は、冷却水がラジェータ 54に出力されるように切替弁 5 6の動作を制御する（ステップ S O 6 ) 。これにより、バッテリ 1 0の昇温制御が行なわれず、インバータ装置 2 0、モータジェネレータ MG 1 , MG 2およぴバッテリ 1 0が、共通化された冷却系統によって冷却される。なお、昇温制御を行なっていない場合には、制御装置 3 0は、ステップ S O 5に示されるインバータ装置 2 0の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する (ステップ S 0 7 ) 。

以上に述べたように、この発明の実施の形態による冷却システムによれば、ィンバータ装置 2 0、モータジェネレータ MG 1， MG 2およびバッテリ 1 0を単一の冷却系統で冷却する構成としたことによって、バッテリ 1 0の容量が低下する低温環境下では、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 , MG 2からの発熱を用いてバッテリ 1 0を効果的に暖めることができる。

さらに、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 , MG 2における発熱量が少ない場合には、インバータ装置 2 0の電力損失を大きくして該発熱量を増加することによって、バッテリ 1 0が迅速に暖められる。したがって、バッテリ 1 0を暖めるためのヒータの設置が不要となる。

その結果、小型かつ低コストな構成の冷却システムによって、バッテリ 1 0の充放電性能を確保して、モータジェネレータ MG 1 , MG 2の動作信頼性を高めることができる。

[変更例 1 ]

以下に示す変更例 1および 2では、インバータ装置 2 0の損失増加制御を実行するための他の構成について説明する。本変更例 1では、インバータ装置 2 0の電力損失 P 1 o s sのうちのスィツチング損失 P s wを増加する。

図 8は、通常制御時のィンバータ装置 2 0のスィツチング動作を説明するための図である。一方、図 9は、本変更例 1による損失増加制御時のインバータ装置 2 0のスイッチング動作を説明 1 "るための図である。なお、図 8は、図 5で示したものと同じであるため、詳細な説明は繰り返さない。

図 9を参照して、縦軸は、スィツチング素子のオン ·オフを制御するゲート制御信号 G S、スイッチング素子における電圧 V、電流 I、およびスイッチング動作時の電力損失 P 1 o s _sを示し、横軸は時間を示す。本変更例 1では、スイツチング素子の開閉速度であるスィツチング速度が通常制御時のスィツチング速度よりも低くなるように、インバータ 1 4のスィツチング動作を制御する。

スィツチング速度を低くすることにより、スィツチング素子の電圧 Vおよび電流 Iの変化するレートが小さくなる。その結果、スイッチング素子のターンオン時間およびターンオフ時間が長くなるため、スィツチング損失 P s w 2が通常制 ■ 御時のスイッチング損失 P s w 1よりも大きくなる。これにより、インバータ装置 2 0からの発熱量が増加し、バッテリ 1 0が迅速に暖められる。

図 1 0は、本変更例 1による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能プロック図である。図 1 0の制御装置 3 0 Aは、図 3の制御装置 3 0における冷却装置制御部 3 0 4を、冷却装置制御部 3 1 4に代えたものである。よって、共通する部分についての詳細な説明は省略する。

冷却装置制御部 3 1 4は、温度センサ 4 0力ゝらバッテリ温度 T bを受け、温度センサ 4 2から冷却水温 T wを受けると、バッテリ温度 T bが所定の温度下限値 T b— 1 i mを下回っているか否かを判断する。そして、冷却装置制御部 3 1 4 は、バッテリ温度 T bが所定の温度下限値 T b— 1 i mを下回るときには、バッテリ 1 0の昇温制御を実行する。すなわち、冷却装置制御部 3 1 4は、冷媒路 6 4からの冷却水がバイパス路 6 8へ出力されるように切替弁 5 6の動作を制御するための信号 D R Vを生成して切替弁 5 6へ出力する。これにより、インバータ装置 2 0およびモータジェネレータ MG 1 , MG 2からの発熱が、冷却水によりバッテリ 1 0に輸送される。

さらに、冷却装置制御部 3 1 4は、温度センサ 4 2からの冷却水温 T wが所定の温度 T w— s t dを下回っているかを判断する。冷却水温 T wが所定の温度 T w_ s t dを下回っている場合には、冷却装置制御部 3 1 4は、インバーク装置 2 0の損失增加制御を実行する。 -冷却装置制御部 3 1 4は、ィンバータ 1 4におけるスィツチング素子のスィツチング速度を制御する信号 (以下、スイッチング速度制御信号と称す） S D Cを生成してインバータ 1 4へ出力する。

スィ Vチング速度制御信号 S D Cは、ィンバータ 1 4の各スィツチング素子に対応して配置されるゲート駆動回路に入力される。ゲート駆動回路は、スィッチング速度制御信号 S D Cに応じて、スィッチング速度を可変とする。図 1 1は、本変更例 1によるゲート駆動回路の構成例を示す回路図である。図 1 1を参照して、ゲート駆動回路 GDは、駆動ユニット 70と、抵抗 R 1, R 2と、スィッチ 76とを有する。なお、ゲート駆動回路 GDは、図 1に示したゲート駆動回路 GD 1〜GD 6を総括的に示している。

駆動ュ-ット 70は、ブルアップ用の p型トランジスタ 72と、プルダウン用の _n型トランジスタ 74とを有する。 p型トランジスタ 72は、オン電圧 V とノード N 1との間に接続される。 n型トランジスタ 74は、オフ電圧 V sとノード N 1との間に接続される。 p型トランジスタ 72および n型トランジスタ 74 のゲートへは、グート制御信号 GSの反転信号が共通に与えられる。

抵抗 R 1と抵抗 R 2とは、ノード N 1とゲート Ngとの間に並列に接続される。抵抗 R 1の抵抗値は、抵抗 R 2の抵抗値よりも小さい。そして、抵抗 R 1および R 2の一方端子とスィツチング素子 Qのゲート N gとの間には、スィツチ 76が接続される。

スィッチ 76は、スイッチング速度制御信号 S DCが Hレベルの場合には、抵抗 R 1の一方端とゲート Ngとを接続するように動作する。一方、スイッチング速度制御信号 S DCが Lレベルの場合には、抵抗 R 2の一方端とゲート Ngとを接続するように動作する。

p型トランジスタ 72および n型トランジスタ 74は、ゲート制御信号 GSに応じて、一方がターンオンする一方で、他方がターンオフされる。すなわち、ゲ一ト制御信号 GSが Hレベルのときにはノード N1がオン電圧 Vbと接続され、ゲート制御信号 GSが Lレベルのときにはノード N 1がオフ電圧 V sと接続される。

そして、駆動電圧（オン電圧 Vbまたはオフ電圧 V s) とゲート Ngとの間に接続されるゲ一ト抵抗は、スィツチング速度制御信号 SDCに応じて 2段階に変化可能である。

したがって、通常制御時には、スィツチング損失 P o n 1を抑えるためにスィツチング速度制御信号 S DCを Hレベルとして図 8に示すようなスィツチング動作を行なう一方で、損失増加制御時には、スィツチング速度制御信号 S D Cを L レベルとして、スィツチング速度を低くし、スィツチング損失 P o n 2を増加することができる。この結果、インバータ装置 2 0からの発熱量が増加し、迅速にバッテリ 1 0が暖められる。

なお、インバータ装置 2 0においては、かかる損失増加制御を行なうことによつて、上述したように、スイッチング素子の素子温度が上昇するため、低温時に発生するスィッチング素子の耐圧破壊を防止することができる。

さらに、スイッチング速度を低くすることによって、いわゆるサージ電圧が低減する。これにより、スイッチング素子の素子耐圧が低くなる低温時において、サージ電圧によってスィッチング素子が破壊されるのを防止することができる。図 1 2は、この発明の実施の形態の変更例 1による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。図 1 2のフローチャートは、図 7のフローチヤートにおけるステップ S 0 5およびステップ S 0 7を、ステップ S 0 5 1およびステップ S 0 7 1に代えたものである。よって、共通するステップについての詳細な説明は繰り返さない。，

図 1 2を参照して、ステップ S 0 4において、温度センサ 4 2からの冷却水温 T wが所定の温度 T w— s t dを下回る場合には、制御装置 3 O Aは、インバータ装置 2 0の損失増加制御を実行する。すなわち、インバータ装置 2◦におけるスィツチング動作時のスィツチング損失が通常制御時よりも大きくなるように、インバータ 1 4 (または 3 1 ) のスイッチング素子のスイッチング速度を低くする（ステップ S 0 5 1 ) 。

一方、ステップ S O 4において、冷却水温 T wが所定の温度 T b— s t d以上である場合には、制御装置 3 0 Aは、ィンバータ装置 2 0の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する（ステップ S 0 7 1 ) 。

[変更例 2 ]

変更例 2では、インバータ装置 2 0の損失増加制御の実行時には、モータジェネレータ MG 1 , MG 2のモータ効率が通常制御時よりも低くなるように、モータジェネレータ MG 1， MG 2を駆動する。すなわち、出力トルクを一定に保ちながら、電力損失が増加するようにモータジェネレータ MG 1 , MG 2を制御する。

図 1 3は、この発明の実施の形態の変更例 2によるモータジェネレータ MG 1 , MG 2の制御を説明するための図である。

図 13を参照して、モータジェネレータ MG 1 , MG 2のトルクとモータジェネレータに流れる電流（モータ電流）の電流位相 Θとの関係は、曲線 k l〜k 3 によって表わされる。なお、曲線 k l~k 3は、互いにモータ電流の振幅が異なつており、曲線 k 1が最も振幅が小さく（振幅 I Iとする）、曲線 k 3が最も振幅が大きい（振幅 I 3 (> I 2 > I 1) とする）。

そして、曲線 k l〜k 3のそれぞれにおいて、トルクは、ある電流位相 Θ o p tに対して最大となるように変化する。したがって、通常は、トルクが最大となる電流位相 Θ o p tでモータジェネレータに電流が流される。以下において、電流位相 θ -θ ο ρ ΐ:となるときのモータジエネレータの動作点 Αを最適動作点とも称する。

一方、曲線 k l〜k 3の各々において、電流位相 Θを、最適動作点 Aを与える Θ o p tからずらしていくと、トルクは次第に減少する。すなわち、電流位相 0 を Θ o p tからずらすことによって、モータ効率が低下する。

本変更例では、損失増加制御時においては、出力トルクを一定に保ちながら、モータ効率が低下するように、すなわち、電力損失が增加するようにモータジェネレータ MG1, MG2を制御する。

詳細には、損失増加制御時には、図 1 3に示すように、電流振幅を、最適動作点 Aのときの電流振幅 I 1よりも大きい電流振幅 I 3とし、かつ、電流位相 Θを、最適動作点 Aの電流振幅 0 o p tからずらした電流振幅 Θ i とした動作点 Bでモータジェネレータ MG 1， MG 2を駆動する。この動作点 Bにおいて、モ一タジエネレータ MG1, MG2は、最適動作点 Aの出力トルクと同等のトルクを出力する。以下において、この動作点 Bをモータ損失増加点とも称する。なお、モータ損失増加点 Bにおける電流位相 θ iは、電流位相 Θ o ϊ> tに対して高位相および低位相のいずれであってもよい。

このように、モータ効率が低下するようにモータジェネレータ MG 1， MG 2 を駆動することによって、モータジェネレータ MG 1， MG 2に流れる電流の振幅が通常制御時よりも大きくなる。その結果、インバータ装置 20の電力損失 P 1 o s sが大きくなり、インバータ装置 20からの発熱量が増加する。また、モータジェネレータ MG 1， MG 2においても、 3相コイルに発生する電力損失が大きくなるため、モータジェネレータ MG 1, MG 2からの発熱量が増加する。したがって、インバータ装置 20およびモータジェネレータ MG 1, MG2から冷却水を用いてバッテリ 10に輸送される熱量をより増加することができ、その結果、バッテリ 10がより迅速に暖められる。

図 14は、本変更例 2による冷却システムが適用される負荷駆動装置における制御装置の機能プロック図である。

図 14を参照して、制御装置 30 Bは、駆動電流旨令演算部 320と、インバータ制御部 322と、冷却装置制御部 324とを含む。

駆動電流指令演算部 320は、外部 EC からのトルク指令値 TR 1に基づいて、モータジェネレータ MG 1が最適動作点 A (図 1 3) で動作するように、駆動電流指令 I u*， I V *, I w*を生成してインバータ制御部 322へ出力する。

ィンバータ制御部 322は、駆動電流指令演算部 320から駆動電流指令 I u 1 *， I v l *， I w 1 *を受け、電流センサ 24からモータ電流 I V 1， I w 1を受けると、駆動電流指令と実際の電流値との偏差に基づいて、実際にインバ一夕 14の各スィツチング素子 Q 1〜Q6をオン/オフするための信号 PWMI 1を生成し、その生成した信号 PWM I 1をィンバ一タ 14へ出力する。スイツチング素子 Q 1〜Q6は、ゲート駆動回路 GD 1〜GD 6によって、信号 PWM I 1に応答して、 ^閉される。

冷却装置制御部 324は、温度センサ 40からバッテリ温度 T bを受け、温度センサ 42から冷却水温 Twを受けると、バッテリ温度 Tbが所定の温度下限値 Tb— 1 i mを下回っているか否かを判断する。そして、冷却装置制御部 304 は、バッテリ温度 Tbが所定の温度下限値 Tb— 1 i mを下回るときには、冷媒路 64からの冷却水がバイパス路 68へ出力されるように切替弁 56の動作を制御するための信号 DRVを生成し、その生成した信号 DRVを切替弁 56へ出力する。

さらに、冷却装置制御部 324は、温度センサ 42からの冷却水温 T wが所定の温度 Tw— s t dを下回っているかを判断する。冷却水温 Twが所定の温度 T w_s t dを下回っている場合には、冷却装置制御部 324は、インバータ装置 20の損失増加制御を実行する。冷却装置制御部 304は、モータジェネレータ MG 1 (または MG2) のモタ効率が低下するようにインバータ 14を駆動すること指示するための信号であるモータ制御信号 M Cを生成して駆動電流指令演算部 320へ出力する。

駆動電流指令演算部 320は、モータ制御信号 MCを受けると、外部 ECUからのトルク指令値 TR 1に基づいて、モータジェネレータ MG 1がモータ損失増加点 B (図 13) で動作するように、駆動電流指令 I u*， I V *, I w*を生成してインバータ制御部 3 22へ出力する。インバータ制御部 322は、駆動電流指令と実際の電流値との偏差に基づいて信号 PWMI 1を生成してインバーク 14へ出力する。

以上のように、本変更例 2によれば、制御装置 30 Bは、バッテリ 10の昇温制御時においては、冷却水温 Twに応じて、出力トルクを一定に保ちながら、モータジェネレータ MG1, MG 2の電流振幅を変化させる。これにより、インバータ装置 20およびモータジェネレータ MG 1， MG 2の電力損失が変化し、その結果、インバータ装置 20およびモータジェネレータ MG 1， MG2からの発熱量が変化する。

なお、インバータ装置 20およびモータジェネレータ MG 1， MG2においては、損失増加制御を行なうことによって、それぞれ、装置温度およびモータ温度が上昇する。これにより、インバータ装置 20では素子耐圧が高くなる。また、モータジェネレータ MG 1， MG2では、モータ温度の上昇に伴なつて逆起電圧が高くなる。その結果、低温時に発生するスイッチング素子の耐圧破壊を防止することができる。

図 1 5は、この発明の実施の形態の変更例 2による冷却システムの制御を説明するためのフローチャートである。図 16のフローチャートは、図 7のフローチヤートにおけるステップ S 05およびステップ S 07を、ステップ S 05 2およびステップ S 072に代えたものである。よって、共通するステップについての詳細な説明は繰り返さない。

図 1 5を参照して、ステップ S O 4において、温度センサ 42からの冷却水温 T wが所定の温度 T w— s t dを下回る場合には、制御装置 3 O Bは、インバータ装置 2 0の損失増加制御を実行する。すなわち、モータジェネレータ MG 1 , G 2がモータ損失增加点 B (図 1 3 ) で動作するように、インバータ装置 2 0 におけるスィツチング動作を制御する（ステップ S 0 5 2 ) 。

—方、ステップ S O 4において、冷却水温 T wが所定の温度 T b— s t d以上である場合には、制御装置 3 0 Bは、ィンバータ装置 2 0の損失増加制御を行なわず、通常制御を実行する。すなわち、制御装置 3 0 Bは、モータジェネレータ MG 1 , MG 2が最適動作点 A (図 1 3 ) で動作するように、インバータ装置 2 0におけるスィツチング動作を制御する（ステップ S 0 7 2 ) 。

なお、上記の実施の形態においては、電気負荷を駆動する「駆動回路」をインバータ装置とする構成例について説明したが、蓄電機構と電気負荷との間で電圧変換を行なうコンバータで構成する構成に対しても、本発明を同様に適用することができる。

また、上記の実施の形態においては、冷媒に冷却水を用いる構成について説明したが、その他の冷媒、例えば、冷却風を用いた構成としてもよい。

さらに、上記の実施の形態においては、インバータ装置に用いるスイッチング素子として、 I G B Tおよび MO S— F E Tといった電圧駆動型素子を用いる場合を代表的に説明したが、バイポラトランジスタのような電流駆動型素子であつてもよい。なお、スイッチング素子にバイポーラトランジスタを用いた場合には、通常制御時と損失增加制御時とでスイッチング素子のベース電流を変化させるように構成することによって、スィツチング素子がオンされた状態およびオフされた状態での通電抵抗が変化する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。産業上の利用可能性 ' この発明は、車両に搭載された負荷駆動装置の冷却システムに適用することができる。

Claims

請求の範囲

1. 充放電可能に構成された蓄電機構（10) と、前記蓄電機構 (10) から電力の供給を受けて電気負荷を駆動する駆動回路（14, 3 1) とを有する負荷駆動装置（20) と、

前記負荷駆動装置を冷却する冷却装置と、

前記負荷駆動装置および前記冷却装置の動作を制御する制御装置（30) とを備え、

前記冷却装置は、冷媒を通流する冷媒路（58〜66) を含み、

前記蓄電機構（10) は、前記駆動回路（14, 31) と前記冷媒路を共有するように配設され、

前記制御装置（30) は、前記蓄電機構 (10) の温度が所定の温度下限値を下回るときに、前記蓄電機構（10) の昇温制御を実行する昇温制御部を含み、前記昇温制御部は、

前記駆動回路（14, 31) からの発熱量を推定する推定部と、

前記推定部によって推定された前記駆動回路（14, 3 1) からの発熱量が、前記蓄電機構（10) を暖めるのに必要な熱量に満たないときに、前記駆動回路

(14， 31) に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、前記駆動回路（14, 31) を制御する駆動制御部とを含む、冷却システム。

2. 前記冷却装置は、

前記冷媒路（58〜66) に配設され、前記冷媒を冷却するラジェータ（5 4) と、

前記ラジェ一タ（54) のバイパス路（68) と、

前記ラジェータ（54) および前記バイパス路（68) のいずれかに前記冷媒を通流させるための切替弁（56) とを含み、

前記昇温制御部は、前記冷媒が前記バイパス路（68) を通流するように前記切替弁（56) の動作を制御する切替弁制御部をさらに含む、請求の範囲第 1項に記載の冷却システム。

3. 前記駆動回路（14， 3 1) は、スイッチング素子（Q 1〜Q6) のスィツチング動作により前記蓄電機構（10) と前記電気負荷との間で電力変換を行なう電力変換器を含み、

前記駆動制御部は、前記スィツチング動作時に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、前記駆動回路（14, 31) を制御する、請求の範囲第 2項に記載の冷却システム。

4. 前記駆動制御部は、前記スイッチング素子（Q 1〜Q6) がオンされた状態での通電抵抗が通常制御時よりも高くなるように、前記スイッチング素子（Q 1〜Q6) の駆動電源を制御する、請求の範囲第 3項に記載の冷却システム。

5. 前記駆動制御部は、前記スイッチング素子（Q1〜Q6) がオフされた状態での通電抵抗が通常動作時よりも低くなるように、前記スイッチング素子（Q 1〜Q 6 ) の駆動電源を制御する、請求の範囲第 3項に記載の冷却システム。

6. 前記駆動制御部は、前記スイッチング素子（Q 1〜Q6) のスイッチング速度が通常動作時よりも遅くなるように、前記駆動回路（14， 31) を制御する、請求の範囲第 3項に記載の冷却システム。

7. 前記駆動制御部は、前記スイッチング素子（Q1〜Q6) の駆動電源と前記スイッチング素子（ Q 1〜 Q 6 ) の制御電極との間に電気的に接続される電気抵抗を、第 1の抵抗値から前記第 1の抵抗値よりも大きい第 2の抵抗値に切り替える、請求の範囲第 6項に記載の冷却システム。

8. 前記電気負荷は、回転電機 (MG 1, MG2) であり、

前記駆動制御部は、前記回転電機（MG 1, MG2) の駆動効率が通常動作時よりも低くなるように、前記駆動回路（14, 31) を制御する、請求の範囲第 3項に記載の冷却システム。

9. 前記回転電機（MG1, MG 2) は、通常動作時において、要求トルクの発生に第 1の電流振幅の駆動電流を要する第 1の動作点で動作し、

前記駆動制御部は、前記回転電德（MG1， MG2) 、同一の前記要求トルクの発生に前記第 1の電流振幅よりも大きい第 2の電流振幅の駆動電流を要する第 2の動作点で動作するように、前記駆動回路（14， 3 1) を制御する、請求の範囲第 8項に記載の冷却システム。

10. 前記推定部は、前記冷媒の温度、前記駆動回路（14, 31) の温度、および前記駆動回路（14, 31) を流れる駆動電流のいずれかに基づいて、前記駆動回路（14， 31) からの発熱量を推定する、請求の範囲第 1項から第 9 項のいずれか 1項に記載の冷却システム。

1 1. 前記蓄電機構（10) は、さらに、前記電気負荷と前記冷媒路（58〜 66 ) を共有するように配設される、請求の範囲第 10項に記載の冷却システム。

1 2. 充放電可能に構成された蓄電機構（10) と、前記蓄電機構（10) から電力の供給を受けて電気負荷を駆動する駆動回路（14, 3 1) とを有する負荷駆動装置（20) と、

前記負荷駆動装置を冷却する冷却装置と、

前記冷却装置は、冷媒を通流する冷媒路（58〜66) を含み、

前記蓄電機構 (10) は、前記駆動回路（14, 3 1) と前記冷媒路を共有するように配設され、

前記制御装置（30) は、前記蓄電機構（10) の温度が所定の温度下限値を下回るときに、前記蓄電機構（10) の昇温制御を実行する昇温制御手段を含み、前記昇温制御手段は、

前記駆動回路（14， 3 1) からの発熱量を推定する推定手段と、

前記推定手段によって推定された前記駆動回路（14, 31) からの発熱量力前記蓄電機構（10) を暖めるのに必要な熱量に満たないときに、前記駆動回路 (14， 3 1) に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、前記駆動回路（14, 31) を制御する駆動制御手段とを含む、冷却システム。

13. 前記冷却装置は、

前記ラジェータ（54) のバイパス路（68) と、

前記昇温制御手段は、前記冷媒が前記バイパス路（68) を通流するように前記切替弁（56) の動作を制御する切替弁制御手段をさらに含む、請求の範囲第 1 2項に記載の冷却システム。

1 . 前記駆動回路（14, 31) は、スイッチング素子（Q1〜Q6) のスイッチング動作により前記蓄電機構（10) と前記電気負荷との間で電力変換を行なう電力変換器を含み、

前記駆動制御手段は、前記スィツチング動作時に発生する電力損失が通常制御時よりも大きくなるように、前記駆動回路（14， 31) を制御する、請求の範囲第 13項に記載の冷却システム。

15. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子（Q1〜Q6) がオンされた状態での通電抵抗が通常制御時よりも高くなるように、前記スィツチング素子

(Q 1〜Q6) の駆動電源を制御する、請求の範囲第 14項に記載の冷却システム。

16. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子（Q1~Q6) がオフされた状態での通電抵抗が通常動作時よりも低くなるように、前記スィツチング素子

17. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子（Q1〜Q6) のスィッチング速度が通常動作時よりも遅くなるように、前記駆動回路（14， 31) を制御する、請求の範囲第 14項に記載の冷却システム。

18. 前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子（Q1〜Q6) の駆動電源と前記スイッチング素子（Q1〜Q6) の制御電極との間に電気的に接続される電気抵抗を、第 1の抵抗値から前記第 1の抵抗値よりも大きい第 2の抵抗値に切り替える、請求の範囲第 1 7項に記載の冷却システム。

19. 前記電気負荷は、回転電機（MG 1 , MG 2) であり、

前記駆動制御手段は、前記回転電機 (MG 1, MG2) の駆動効率が通常動作時よりも低くなるように、前記駆動回路（14， 31) を制御する、請求の範囲第 14項に記載の冷却システム。

20. 前記回転電機 (MG 1 , MG2) は、通常動作時において、要求トルクの発生に第 1の電流振幅の駆動電流を要する第 1の動作点で動作し、前記駆動制御手段は、前記回転電機（MG 1, MG2) 力同一の前記要求ト Λ ^の発生に前記第 1の電流振幅よりも大きい第 2の電流振幅の駆動電流を要する第 2の動作点で動作するように、前記駆動回路（14， 31) を制御する、請求の範囲第 19項に記載の冷却システム。

21. 前記推定手段は、前記冷媒の温度、前記駆動回路（14, 31) の温度、および前記駆動回路（14, 31) を流れる駆動電流のいずれかに基づいて、前記駆動回路（14， 31) からの発熱量を推定する、請求の範囲第 12項から第 20項のいずれか 1項に記載の冷却システム。

22. 前記蓄電機構（10) は、さらに、前記電気負荷と前記冷媒路（58 ~ 66) を共有するように配設される、請求の範囲第 21項に記載の冷却システム。