WO2009014236A1

WO2009014236A1 - 電圧変換装置

Info

Publication number: WO2009014236A1
Application number: PCT/JP2008/063473
Authority: WO
Inventors: Takashi Hamatani
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2009-01-29
Also published as: JP2009033859A; EP2184840A4; EP2184840A1; CN101796709B; KR101127198B1; US8644045B2; CN101796709A; AU2008280077A1; AU2008280077B2; KR20100035713A; JP4274271B2; EP2184840B1; US20100207598A1

Abstract

スイッチング周波数設定部は、ＤＣ−ＤＣコンバータの冷却を行う冷媒の温度とＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング素子の温度との両方に基づいて、スイッチング素子のスイッチング周波数を設定する。スイッチング制御部は、この設定されたスイッチング周波数でスイッチング素子のスイッチング動作を制御してＤＣ−ＤＣコンバータの電圧変換比を制御する。

Description

電圧変換装置「技術分野」

本発明は、直流電源からの直流電力をスィツチング素子のスイッチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する電圧変換装置に関する。

「背景技術」

明

この種の電圧変換装置の関連技術が特開 2 0 0 1— 8 4 4 1号公報に開示されている。特許文献 1による電圧変換装置は、二次電池（直流電源）からの直流電書

力をトランジスタのスイッチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する D C— D Cコンバ一夕であり、 D C— D Cコンバ一夕周辺の温度に応じてトランジスタに印加するパルスの周期を変更している。

こうした D C— D Cコンバータでは、その入力側にコンデンサ（フィルタ用コンデンサ）が直流電源（二次電池）と並列に設けられる場合がある。 D C— D C コンバ一夕のトランジスタのスィツチング動作時には、リアクトルを流れる電流にリプル成分が生じるが、フィルタ用コンデンサを直流電源と並列に設けることで、リアクトルを流れる電流は、直流電源の電流（直流成分）にフィル夕用コンデンサの電流 (リプル成分) が重畳されたものとなる。これによつて、直流電源の電流変動が抑制される。

また、こうした D C— D Cコンバータでは、スイッチング素子のスイッチング動作時にスィツチング素子が発熱し、スィツチング周波数が高いほどスィッチング素子の発熱量が増大する。そこで、スイッチング素子（トランジスタ）の過熱を防止するために、スイッチング素子のスイッチング周波数（キャリア周波数）を変更することが行われている。例えば、スイッチング素子の温度が所定温度よりも高い場合は、スイッチング素子のスイッチング周波数を下げることで、スィッチング素子の温度上昇が抑制される。

しかし、スイッチング素子のスイッチング周波数を下げると、スイッチング素子の温度上昇は抑制されるものの、リアクトルを流れる電流のリプル成分が増大するため、リアクトルのリプル電流による温度上昇幅が増大して過熱を招きやすくなる。さらに、フィルタ用コンデンサが直流電源と並列に設けられている場合は、スイッチング素子のスイッチング周波数を下げると、フィルタ用コンデンサを流れるリプル電流も増大し、フィルタ用コンデンサのリプル電流による温度上昇幅が増大して過熱を招きやすくなる。このように、 D C— D Cコンバータにおいては、スイッチング素子の温度上昇特性と、リアクトルやフィルタ用コンデンサの温度上昇特性とが、スイッチング周波数の変化に対して逆の特性となる。そのため、スィツチング素子の温度に応じてスィツチング素子のスィツチング周波数を変更してスィツチング素子の過熱を抑制しても、フィルタ用コンデンサゃリァクトルの過熱を防止することはできていない。

「発明の開示」

本発明は、 D C— D Cコンバ一夕の入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサや D C— D Cコンバータのリアクトルの過熱を防止することができる電圧変換装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電圧変換装置は、直流電源からの直流電流に応じてエネルギを一時的に蓄積可能なリアクトルと、スイッチング素子とを含み、リアクトルに蓄積されたエネルギを利用して、直流電源からの直流電力をスィツチング素子のスィツチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する D C— D Cコンバー夕と、 D C— D Cコンバー夕の入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサと、冷媒により D C— D Cコンバータの冷却を行う冷却部と、を備える電圧変換装置であって、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部と、該冷媒の温度とスィツチング素子の温度との両方に基づいて、スィツチング素子のスィツチング周波数を設定するスィツチング周波数設定部と、該設定されたスィツチング周波数でスイッチング素子のスイッチング動作を制御して D C— D Cコンパ一夕の電圧変換比を制御するスイッチング制御部と、を備えることを要旨とする。

本発明の一態様では、スイッチング周波数設定部は、スイッチング素子の温度に基づいて、スイッチング素子のスイッチング周波数を、第 1の周波数、または第 1の周波数よりも低い第 2の周波数に設定し、さらに、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 1よりも高い場合は、スィツチング素子のスィッチング周波数を、スイッチング素子の温度に関係なく前記第 1の周波数に設定することが好適である。

本発明の一態様では、スイッチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 2 (T 2 > T 1 ) よりも高い場合は、該冷媒の温度が設定温度 Τ 2以下の場合よりも D C— D Cコンバータの電圧変換比を下げるようにスイッチング素子のスィッチング動作を制御することが好適である。この態様では、スィツチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 3 (T 3 > T 2 ) よりも高い塲合は、スイッチング素子のスイッチング動作を禁止することが好適である。

本発明の一態様では、スイッチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 Τ 3 (Τ 3 > Τ 1 ) よりも高い場合は、スイッチング素子のスィッチング動作を禁止することが好適である。

本発明の一態様では、スイッチング素子の温度から決まるスイッチング周波数設定特性と冷媒の温度から決まるスィッチング周波数設定特性とが異なる特性であることが好適である。

また、本発明に係る電圧変換装置は、直流電源からの直流電流に応じてェネルギを一時的に蓄積可能なリアクトルと、スイッチング素子とを含み、リアクトルに蓄積されたエネルギを利用して、直流電源からの直流電力をスイッチング素子のスィツチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する D C— D Cコンバ一夕と、 D C— D Cコンバ一夕の入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサと、冷媒により D C—D Cコンパ一夕の冷却を行う冷却部と、を備える電圧変換装置であって、スイッチング素子の温度に基づいて、スイッチング素子のスイッチング周波数を、第 1の周波数、または第 1の周波数よりも低い第 2 の周波数に設定するスィツチング周波数設定部と、該設定されたスィツチング周波数でスイツチング素子のスイツチング動作を制御して D C— D Cコンバータの電圧変換比を制御するスィツチング制御部と、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部と、を備え、スイッチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 2よりも高い場合は、該冷媒の温度が設定温度 Τ 2以下の場合よりも D C— D Cコンバータの電圧変換比を下げるようにスイッチング素子のスィツチング動作を制御することを要旨とする。

また、本発明に係る電圧変換装置は、直流電源からの直流電流に応じてェネルギを一時的に蓄積可能なリアクトルと、スイッチング素子とを含み、リアクトルに蓄積されたエネルギを利用して、直流電源からの直流電力をスイッチング素子のスイッチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する D C— D Cコンバ一夕と、 D C— D Cコンパ一夕の入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサと、冷媒により D C— D Cコンパ一夕の冷却を行う冷却部と、を備える電圧変換装置であって、スイッチング素子の温度に基づいて、スイッチング素子のスイッチング周波数を、第 1の周波数、または第 1の周波数よりも低い第 2 の周波数に設定するスイッチング周波数設定部と、該設定されたスイッチング周波数でスイツチング素子のスイツチング動作を制御して D C— D Cコンバータの電圧変換比を制御するスィツチング制御部と、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部と、を備え、スイッチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 3よりも高い場合は、スィツチング素子のスィツチング動作を禁止することを要旨とする。

本発明の一態様では、冷却部は、冷媒によりリアクトルとコンデンサのいずれかの冷却を行うことが好適である。 '

本発明によれば、 D C— D Cコンバータの入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサや D C— D Cコンパ一夕のリアクトルの過熱を防止することができる。

「図面の簡単な説明」

図 1は、本発明の実施形態に係る電圧変換装置を備える電動機駆動システムの概略構成を示す図である。

図 2は、本発明の実施形態に係る電圧変換装置を備える電動機駆動システムの概略構成を示す図である。

図 3は、電子制御ュニットの構成例を示すブロック図である。図 4は、 DC— DCコンパ一夕へのスィツチング制御信号の生成方法の一例を説明する図である。

図 5は、電子制御ュニットにより実行される処理を説明するフローチヤ一トである。

図 6は、電子制御ュニットにより実行される処理を説明するフ口一チャートである。

図 7は、電子制御ュニットにより実行される処理を説明するフローチャートである。

図 8は、本発明の実施形態に係る電圧変換装置の動作を説明する図である。図 9は、本発明の実施形態に係る電-圧変換装置の動作を説明する図である。

「発明を実施するための最良の形態」

以下、本発明の好適な実施形態を図面に従って説明する。

図 1は、本発明の実施形態に係る電圧変換装置を備える電動機駆動システムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る電動機駆動システムは、例えば車両の駆動システムに用いることができ、図示するように、充放電可能な直流電源としての二次電池 31と、二次電池 31からの直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して出力する DC— DCコンバータ 3 -2と、 DC— DCコンバータ 32の入力側に設けられたフィル夕用コンデンサ C 1と、 DC— DCコンバータ 32からの直流電力を交流に変換して出力するインバ一夕 34, 36と、インバー夕 3 4, 36の入力側（DC— DCコンバータ 32の出力側） 'に設けられた平滑用コンデンサ C 2と、インパー夕 34， 36からの交流電力を受けて回転駆動可能なモー夕ジェネレータ 38, 39と、装置全体をコントロールする電子制御ュニット 40とを備える。

DC— DCコンバータ 32は、インバー夕 34, 36の正側ライン P Lと負側ライン S Lに対してソース側とシンク側となるように直列接続された 2個のパヮ一トランジスタ（スイッチング素子） Q l, Q2と、このパワートランジスタ Q 1, Q 2に各々逆並列接続された 2個のダイオード D l, D2と、一端が二次電池 31の一端（正側端子）に接続されるとともに他端がパワートランジスタ Q l， Q 2の接続点に接続されたリアクトル Lとを備える。パワートランジスタ Q 1はリアクトル Lの他端と DC— DCコンバータ 32の出力端（インバー夕 34, 3 6の正側ライン PL) との間に配置されており、パワートランジスタ Q 2はリアクトル Lの他端と二次電池 31の他端（負側端子）との間に配置されている。この DC— DCコンバータ 32では、パヮ一トランジスタ Q 2をオンすると、二次電池 31とリアクトル Lとパワートランジスタ Q2とを結ぶ短絡回路が形成され、二次電池 31から流れる直流電流に応じてリアクトル Lにエネルギが一時的に蓄積される。この状態でパワートランジスタ Q 2をオンからオフすると、リアクトル Lに蓄積されたエネルギは、ダイオード D 1を介して平滑用コンデンサ C 2に蓄えられる。その際に、平滑用コンデンサ C 2の直流電圧（DC— DCコンバー夕 32の出力電圧）については、二次電池 3 1の直流電圧（DC— DCコンバー夕 32の入力電圧）よりも高くすることができる。したがって、 DC—DCコンバー夕 32は、パワートランジスタ Q l， Q 2をオンオフ駆動するスイッチング動作により、入力された二次電池 31からの直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して（昇圧して）インバ一タ 34， 36へ出力する昇圧コンバータとして機能することができる。一方、この DC— DCコンバータ 32で平滑用コンデンサ C 2の電荷を用いて二次電池 31を充電することもでき、その際には降圧コンバー夕として機能する。

DC— DCコンバータ 32の入力側には、フィルタ用コンデンサ C 1が二次電池 31と並列に設けられている。より具体的には、フィルタ用コンデンサ C 1の一端は二次電池 31の正側端子及びリアク卜ル Lの一端に接続され、フィルタ用コンデンサ C 1の他端は二次電池 31の負側端子に接続されている。パワートランジス夕 Ql， Q 2のスイッチング動作時には、リアクトル Lを流れる電流にリプル成分が生じる。フィル夕用コンデンサ C 1を二次電池 31と並列に設けることで、リアクトル Lを流れる電流は、二次電池 3 1の電流（直流成分）にフィル夕用コンデンサ C 1の電流（リプル成分）が重畳されたものとなるため、二次電池 31の電流変動が抑制される。

インバー夕 34は、正側ライン PLと負側ライン SLとの間で互いに並列接続された複数（図 1では 3本）のアーム 62, 64, 66を備える。アーム 62は、正側ライン P Lと負側ライン S Lとの間で互いに直列接続された 1対のパワートランジスタ（スイッチング素子） Ql l， Q 12と、パワートランジスタ Q 1 1， Q 12のそれぞれと逆並列接続された 1対のダイオード D 1 1, D12とを含む。同様に、アーム 64は、正側ライン PLと負側ライン SLとの間で互いに直列接続された 1対のパワートランジスタ Q13， Q 14と、パワートランジスタ Q 1 3, Q 14のそれぞれと逆並列接続された 1対のダイオード D 1 3， D 14とを含み、アーム 66は、正側ライン PLと負側ライン SLとの間で互いに直列接続された 1対のパワートランジスタ Q 15， Q 16と、パヮ一トランジスタ Q 15, Q 16のそれぞれと逆並列接続された 1対のダイオード D 15, D 16とを含む。モー夕ジェネレータ 38のコイル（3相コイル） 38U， 38 V, 38Wは、 Y (スター）結線されており、各アーム 62, 64， 66の中点とそれぞれ接続されている。インパー夕 34は、パワートランジスタ Q 1 1〜Q 16のスィッチング動作により、入力された DC— DCコンバータ 32からの直流電力を 120° ずつ位相が異なる 3相交流に変換してモ一夕ジェネレータ 38の 3相コイル 38 U, 38 V, 38 Wへ供給する。これによつて、モータジェネレータ 38を回転駆動させることができる。一方、このインバー夕 34でモータジェネレータ 38 の 3相コイル 38U， 38 V, 38Wの交流電力を直流に変換して DC— DCコンバ一夕 32へ供給することもできる。

インバー夕 36も、インバー夕 34と同様の構成であり、パワートランジスタ Q 21 , Q 22及びダイオード D 21， D 22を含むアーム 72と、パワートランジス夕 Q 23， Q 24及びダイォ一ド D 23， D 24を含むアーム 74と、パヮ一ランジスタ Q 25， Q 26及びダイオード D 25， D 26を含むアーム 7 6とを備える。 Y (スター）結線されたモ一夕ジェネレータ 39の 3相コイル 3 9 U, 39 V, 39Wは、各アーム 72, 74, 76の中点とそれぞれ接続されている。インバー夕 36も、パヮ一トランジスタ Q 21〜Q 26のスイッチング動作により、入力された DC— DCコンバータ 32からの直流電力を 120° ずつ位相が異なる 3相交流に変換してモータジエネレー夕 39の 3相コイル 39 U, 39 V, 39Wへ供給することで、モータジェネレータ 39を回転駆動させることができる。一方、このインバー夕 36でモータジェネレータ 39の 3相コイル 39 U, 39 V, 39 Wの交流電力を直流に変換して DC— DCコンバータ 32 へ供給することもできる。

図 2に示すように、フィルタ用コンデンサ C 1、 DC— DCコンバータ 32

(リアクトル L、パワートランジスタ Ql, Q 2) 、インバ一夕 34 (パワートランジスタ Q l 1〜Q 16) 、及びインバー夕 36 (パワートランジスタ Q 21 〜Q26) は、筐体 42内に収容されている。ただし、図 2では、説明の便宜上、電気配線の図示を省略している。ここでの筐体 42は、金属（例えばアルミニゥム）等の導電材料で構成されていることで、内部に収容した電子部品を外部に対してシールドする機能も果たしている。筐体 42には、冷却液（冷却水）等の冷媒が流れる冷媒流路 44が冷却部として形成されている。冷媒流路 44を流れる冷却液によって、筐体 42内に収容された DC— DCコンバータ 32 (リアクトル、パヮ一トランジスタ Ql， Q2) の冷却を行うことができる。さらに、冷媒流路 44を流れる冷却液によって、筐体 42内に収容されたフィルタ用コンデンサ C l、インバ一タ 34 (パワートランジスタ Q 1 1 ~Q 16) 、及びインバ一夕 36 (パワートランジスタ Q 21〜Q 26) の冷却も行うことができる。温度センサ 52は、例えばパワートランジスタ Q 1， Q2が形成されたチップに設けられており、パワートランジスタ Q l， Q 2の温度 T tを検出する。温度センサ 54は、例えば筐体 42に設けられており、冷媒流路 44を流れる冷却液の温度 Twを検出する。温度センサ 52， 54で検出された温度 T t , Twは、電子制御ュニット 40に入力される。

電子制御ュニット 40は、 DC— DCコンバータ 32のパワートランジスタ Q 1， Q 2のスイッチング動作を制御して DC— DCコンパ一夕 32の電圧変換比

(昇圧比）を制御する。さらに、電子制御ユニット 40は、インパー夕 34のパワートランジス夕 Q 1 1〜Q 16のスイッチング動作を制御してモー夕ジエネレ一夕 38の駆動制御を行い、インバー夕 36のパワートランジスタ Q 21〜Q2 6を制御してモータジェネレータ 39の駆動制御を行う。以下、電子制御ュニット 40が D C— D Cコンバ一夕 32の電圧変換比を制御する処理の詳細について説明する。

電子制御ユニット 40は、例えば図 3の機能ブロック図に示すように、キヤリァ周波数設定部 61及びスイッチング制御部 63を含んで構成することができる。キャリア周波数設定部 61は、温度センサ 52で検出されたパワートランジスタ Q l， Q2の温度 T tと温度センサ 54で検出された冷却液の温度 Twとに基づいて、基準キャリアの周波数 ί cを設定することで、パワートランジスタ Q l， Q 2のスイッチング周波数 f cを設定する。スイッチング制御部 63は、キヤリァ周波数設定部 61で設定された基準キャリアの周波数（スイッチング周波数） f cでパワートランジスタ Q 1， Q 2をオンオフ駆動するスイッチング制御信号のデューティ比 Dを制御することで、 DC— DCコンバータ 32の電圧変換比 (昇圧比）を制御する。ここでは、例えば図 4に示すように、デューティ比指令 (目標デューティ比） DOと基準キャリア（三角波キャリア） Vcとの比較結果に基づいて、デューティ比 D =目標デューティ比 D 0となるスィツチング制御信号を生成することができる。図 1に示す DC— DCコンバータ 32の構成例では、上側のパヮ一トランジスタ Q 1の導通期間（Ql on) と下側のパワートランジス夕 Q 2の導通期間（Q2 on) との割合であるデューティ比 Dは、 D = Q l o n/ (Q 1 o n +Q 2 o n) により表され、このデューティ比 D (=Q l on/ (Q l on+Q2 on) ) の減少に対して D C— D Cコンバータ 32の電圧変換比（昇圧比）が増大する。

図 5， 6は、電子制御ユニット 40のキャリア周波数設定部 61が基準キヤリァの周波数（パワートランジスタ Q l， Q 2のスイッチング周波数） f cを設定する処理を説明するフローチャートであり、図 7は、電子制御ユニット 40のスィツチング制御部 63が D C— D Cコンバ一夕 32の出力電圧を制御する処理を説明するフローチャートである。図 5~7のフローチャートによる処理は、車両のイダ二ッションがオンされた場合に所定時間毎に繰り返して実行される。

図 5のフローチャートのステップ S 101では、フラグ F 1の値が 0であるか否かが判定される。フラグ F 1の値が 0である場合（ステップ S 101の判定結果が YESの場合）はステップ S 102に進み、フラグ F 1の値が 0でない場合 (ステップ S 101の'判定結果が NOの場合）はステップ S 105に進む。なお、ィグニッシヨンがオンされたときのフラグ F 1の初期値は 0に設定される。

ステップ S 102では、温度センサ 52で検出されたパワートランジスタ Q l， Q 2の温度 T tが閾値以下であるか否かが判定される。パワートランジスタ Q 1， Q2の温度 T tが閾値以下である場合（ステップ S 102の判定結果が YESの場合）は、ステップ S 103に進み、基準キャリアの周波数 f cが高キャリア周波数 f hに設定される。一方、パワートランジスタ Q 1, <32の温度丁 1;が閾値よりも高い場合（ステップ S 102の判定結果が NOの場合）は、ステップ S 1 04に進み、基準キャリアの周波数 f cが高キャリア周波数 f hよりも低い低キャリア周波数 f 1 (f Kf ) に設定される。また、ステップ S 105では、基準キャリアの周波数 f cが高キャリア周波数 f hに固定され、低キャリア周波数 1の使用が禁止される。

なお、ステップ S 102の判定に用いられる閾値については、基準キャリアの周波数 f cが低キヤリア周波数 f Iであるときと高キヤリア周波数 f hであるときとで異ならせることもできる。例えば、ステップ S 102において、基準キヤリアの周波数 f cが高キャリア周波数 f hであるときは、パワートランジスタ Q 1, Q2の温度 T tが閾値 TO 1以下であるか否かを判定し、基準キャリアの周波数 f cが低キャリア周波数 f 1であるときは、パワートランジスタ Q l， Q2 の温度 T tが閾値 TO 2 (TO 2<T01) 以下であるか否かを判定することもできる。この例では、図 8に示すように、基準キャリアの周波数 f cが高キヤリァ周波数 f hであるときにパワートランジスタ Q 1， Q2の温度 T tが閾値 TO 1よりも高くなつた場合は、基準キャリアの周波数 ί cが高キャリア周波数 f h から低キャリア周波数 f 1に下げられる。一方、基準キャリアの周波数 f cが低キャリア周波数 f 1であるときにパワートランジスタ Q1, 02の温度丁 1;が閾値 TO 2以下になった場合は、基準キャリアの周波数： f cが低キャリア周波数 ί 1から高キャリア周波数 f hに上げられる。図 8に示すように、パワートランジス夕 Q 1 , Q 2の温度 T tと基準キヤリアの周波数 f cとの関係にヒステリシスを持たせることで、基準キヤリァの周波数： f cが短い周期で変動してハンチングが生じるのが抑止される。

図 6のフローチャートのステップ S 201では、温度センサ 54で検出された冷却液の温度 Twが設定温度 T 1以下であるか否かが判定される。冷却液の温度 Twが設定温度 T1以下である場合（ステップ S 201の判定結果が YESの場合）は、ステップ S 202に進み、フラグ F 1の値が 0に設定される。一方、冷却液の温度 Twが設定温度 T1よりも高い場合（ステップ S 201の判定結果が NOの塲合）は、ステップ S 203に進み、フラグ F 1の値が 1に設定される。ここでのフラグ F 1の値は、低キャリア周波数 f 1の使用が禁止されているか否かを表し、「F 1 = 0」は、低キャリア周波数 f 1の使用が許容されている状態を表し、「F 1 = 1」は、低キャリア周波数 f 1の使用が禁止されている状態を表す。また、ステップ S 201の判定に用いられる設定温度 T 1については、フラグ F 1の値が 1であるときの値をフラグ F 1の値が 0であるときょりも小さく設定することで、冷却液の温度 Twとフラグ F 1の値との関係にヒステリシスを持たせることも可能である。以上の図 5， 6のフローチャートの処理によれば、パワートランジスタ Q 1 , Q2の温度 T tが閾値を超えた場合に基準キヤリアの周波数 ί cが低キャリア周波数 f 1に低く設定されるのに対して、冷却液の温度 Twが設定温度 T 1を超えた塲合に基準キヤリァの周波数 f cが高キヤリァ周波数 f hに高く設定される。つまり、パワートランジスタ Q l， <32の温度丁 1:から決まるキャリア周波数設定特性と冷却液の温度 Twから決まるキヤリア周波数設定特性とが異なる特性となる。

パワートランジスタ Q l， Q 2のスイッチング動作時には、パワートランジス夕 Ql, Q2が発熱し、スイッチング周波数（基準キャリアの周波数） f cが高いほどパワートランジスタ Q 1， Q 2の発熱量が増大する。図 5のフローチヤ一卜の処理によれば、パワートランジスタ Ql, Q 2の温度 T tが閾値を超えた場合は、基準キャリアの周波数 f cが高キャリア周波数 f hから低キャリア周波数 f 1に低く設定されることで、パヮ一トランジスタ Q l， Q2の温度上昇を抑制することができ、パワートランジスタ Q l, Q 2の過熱を防止することができる。ただし、基準キャリアの周波数（パワートランジスタ Q 1， Q2のスイッチング周波数） i cが低下すると、パワー卜ランジス夕 Ql， Q2の発熱量は減少するものの、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1を流れる電流のリプル成分が増大してリアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1の発熱量が増大する。つまり、 DC— DCコンバータ 32においては、パヮ一トランジスタ Q l， Q2の温度上昇特性と、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1の温度上昇特性とが、基準キャリアの周波数変化に対して逆の特性となる。そのため、基準キヤリァの周波数 ί cが低キャリア周波数 f 1に設定される頻度が増大すると、パワートランジスタ Q l , Q 2の温度上昇は抑制されるものの、リアク卜ル L及びフィル夕用コンデンサ C 1のリプル電流による温度上昇幅が増大して過熱を招きやすくなる。

これに対して図 5， 6のフローチャートの処理によれば、冷却液の温度 Twが設定温度 T 1を超えた場合は、パワートランジスタ Q 1 , (3 2の温度丁に関係なく基準キャリアの周波数 f cが高キャリア周波数 f hに設定され、低キャリア周波数 f 1の使用が禁止される。ここで、パワートランジスタ Q l , Q 2の温度 T tは、冷却液の温度 Tw及びパヮ一トランジスタ Q 1 , Q 2を流れる電流に応じて変化し、冷却液の温度 Twが高いほど高くなりやすく、また、パワートランジス夕 Q l , Q 2を流れる電流が大きいほど高くなりやすい。そのため、冷却液の温度 Twが高いときは、パワートランジスタ Q l， <2 2の温度丁 1:が高く、基準キャリアの周波数: f cが低キャリア周波数 f 1に設定される頻度が高いと判定することができ、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1を流れるリプル電流の増大によりリアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1の温度が高くなつていると判定することができる。したがって、本実施形態では、リアクトル L及びフィル夕用コンデンサ C 1の温度が高い場合に、基準キヤリァの周波数 f cを高キャリア周波数 ί hに固定する（低キャリア周波数 ί 1の使用を禁止する）ことで、図 9に示すように、リアクトル L及びフィル夕用コンデンサ C 1を流れるリプル電流を低減することができるので、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1の温度上昇を抑制することができる。その結果、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1の過熱を防止することができる。さらに、本実施形態では、リァクトル Lやフィル夕用コンデンサ C 1の温度を直接検出することなく、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1の温度上昇を抑制することができる。その結果、リアクトル Lやフィルタ用コンデンサ C 1の温度を検出する温度センサを省略することができ、装置構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。また、図 7のフローチャートのステップ S 3 0 1では、温度センサ 5 4で検出された冷却液の温度 Twが設定温度 Τ 2 (T 2 > T 1 ) 以下であるか否かが判定される。冷却液の温度 Twが設定温度 T 2以下である場合（ステップ S 301の判定結果が YESの場合）は、ステップ S 302に進み、 DC— DCコンバータ. 32の出力電圧（平滑用コンデンサ C 2の電圧） Vo u tが所定の目標出力電圧 V 0 (V0>Vb、 Vbは二次電池 31の電圧）となるように、パヮ一トランジスタ Ql， Q 2へのスイッチング制御信号のデューティ比 Dが制御され、 DC— DCコンバータ 32の昇圧比が制御される。次に、ステップ S 303において、フラグ F 2の値が 0に設定される。一方、冷却液の温度 Twが設定温度 T 2よりも高い場合（ステップ S 301の判定結果が NOの場合）は、ステップ S 304 に進む。なお、イダニッシヨンがオンされたときのフラグ F 2の初期値は 0に設定される。

ステップ S 304では、冷却液の温度 Twが設定温度 T 3 (T 3>T2) 以下であるか否かが判定される。冷却液の温度 Twが設定温度 Τ 3以下である場合

(ステップ S 304の判定結果が YE Sの場合）は、ステップ S 305に進み、冷却液の温度 Twが設定温度 T 2以下の場合の目標出力電圧 V 0よりも DC— D Cコンパ一夕 32の出力電圧 Vou tを低減させるように、スイッチング制御信号のデュ一ティ比 D (DC— DCコンパ一夕 32の昇圧比）が制限される。ここでは、冷却液の温度 Twが設定温度 T 2から増大するのに対して、 DC— DCコンバ一夕 32の出力電圧 Vo u t (昇圧比）を徐々に下げることもできるし、 D C一 DCコンパ一夕 32の出力電圧 Vo u t (昇圧比）を段階的に下げることもできる。次に、ステップ S 306において、フラグ F 2の値が 1に設定される。一方、冷却液の温度 Twが設定温度 T 3よりも高い場合（ステップ S 304の判定結果が NOの場合）は、ステップ S 307に進む。

ステップ S 307では、パワートランジスタ Q l， Q 2のスイッチング動作が禁止されることで、 DC— DCコンバータ 32での昇圧（電圧変換）が禁止される。ここでは、パヮ一トランジスタ Q 1がオン状態且つパワートランジスタ Q 2 'がオフ状態に維持されることで、 DC— DCコンバータ 32の出力電圧 Vou t が DC— DCコンバータ 32の入力電圧（二次電池 31の電圧） Vbに等しくなる。次に、ステップ S 308において、フラグ F 2の値が 2に設定される。ここでのフラグ F 2の値は、 DC— DCコンバータ 32の昇圧が制限あるいは禁止されているか否かを表し、「F 2 = 0」は、 DC— DCコンバータ 32の昇圧が制限も禁止もされていない状態を表し、「F 2 = 1」は、 DC— DCコンバータ 3 2の昇圧が制限されている状態を表し、「F 2==2」は、 DC— DCコンバータ 32の昇圧が禁止されている状態を表す。また、ステップ S 301， S 304の判定に用いられる設定温度 T 2, T 3については、フラグ F 2の値が 1であるときの値をフラグ F 2の値が 0であるときよりも小さく設定するとともにフラグ F 2の値が 2であるときの値をフラグ F 2の値が 1であるときよりも小さく設定することで、冷却液の温度 Twとフラグ F 2の値との関係にヒステリシスを持たせることも可能である。

図 7のフローチャートの処理によれば、冷却液の温度 Twが設定温度 T 2 (T 2>T 1) を超えた場合は、冷却液の温度 Twが設定温度 Τ 2以下の場合よりも DC— DCコンバータ 32の昇圧比（電圧変換比）を下げるように、スィッチング制御信号のデューティ比 Dが制限される。これによつて、基準キャリアの周波数 ί cが高キャリア周波数 f hに固定された後にリアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1の温度が上昇したとしても、図 9に示すように、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1を流れるリプル電流をさらに低減することができる。したがって、リアクトル Lやフィルタ用コンデンサ C 1の温度を直接検出することなく、リアクトル L及びフィル夕用コンデンサ C 1の温度上昇を抑制することができる。

さらに、図 7のフローチャートの処理によれば、冷却液の温度 Twが設定温度 T 3 (T 3>T 2) を超えた場合は、 DC— DCコンバータ 32の昇圧が禁止され、 DC— DCコンパ一夕 32の出力電圧 Vo u tが入力電圧 Vbに等しくなるように、パワートランジスタ Q 1がォン状態且つパワートランジスタ Q 2がオフ状態に保たれる。これによつて、 DC— DCコンバータ 32の出力電圧 Vo u t を V 0よりも下げるようにスィツチング制御信号のデューティ比 Dが制限された後にリアクトル L及びフィル夕用コンデンサ C 1の温度が上昇したとしても、図 9に示すように、リアクトル L及ぴフィルタ用コンデンサ C 1を流れるリプル電流を無くすことができる。したがって、リアクトル Lやフィルタ用コンデンサ C 1の温度を直接検出することなく、リアクトル L及びフィルタ用コンデンサ C 1 の温度上昇を抑制することができる。

以上の実施形態の説明では、冷却液の温度 Twが設定温度 T 1よりも高い場合に基準キヤリァの周波数 f cを髙キヤリァ周波数 f hに固定する処理を行い、冷却液の温度 Twが設定温度 T 2 (T2〉T 1) よりも高い場合に DC— DCコンバー夕 32の出力電圧 Vo u tを V0よりも下げるようにデューティ比 D (昇圧比）を制限する処理を行い、冷却液の温度 Twが設定温度 T 3 (T3>T2) よりも高い場合にパワートランジスタ Q l， Q2のスイッチング動作（DC— DC コンバータ 32の昇圧）を禁止する処理を行うものとした。ただし、本実施形態では、これらの処理のいずれか 1つ以上を行うことによつても、リアクトル L及びフィル夕用コンデンサ C 1の温度上昇を抑制することができる。例えば、冷却液の温度 Twが設定温度 T 1よりも高い場合に基準キヤリァの周波数 f cを高キャリア周波数 f hに固定する処理を行い、冷却液の温度 Twが設定温度 T 2 (T 2>T 1) よりも高い場合に DC— DCコンバータ 32の出力電圧 Vou tを V 0よりも下げるようにデューティ比 Dを制限する処理を行うこともできる。また、冷却液の温度 Twが設定温度 T 1よりも高い場合に基準キヤリァの周波数 f cを高キヤリァ周波数 ί hに固定する処理を行い、冷却液の温度 Twが設定温度 T 3 (T 3>T 1) よりも高い場合にパヮ一トランジスタ Q 1 , Q 2のスイッチング動作を禁止する処理を行うこともできる。また、冷却液の温度 Twが設定温度 Τ 2よりも高い場合に DC— DCコンバータ 32の出力電圧 Vou tを V0よりも下げるようにデューティ比 Dを制限する処理を行い、冷却液の温度 Twが設定温度 T3 (T 3>T 2) よりも高い場合にパワートランジスタ Q 1， Q 2のスイツチング動作を禁止する処理を行うこともできる。さらに、本実施形態では、冷却液の温度 Twが設定温度 Τ 1よりも高い場合に基準キヤリァの周波数 f cを高キャリア周波数 f hに固定する処理のみを行うこともできる。また、冷却液の温度 Twが設定温度 T 2よりも高い場合に D C— D Cコンバ一夕 32の出力電圧 V o u tを VOよりも下げるようにデューティ比 Dを制限する処理のみを行うこともできる。また、冷却液の温度 Twが設定温度 T 3よりも高い場合にパワートランジス夕 Q 1, Q 2のスイッチング動作を禁止する処理のみを行うこともできる。また、本実施形態では、図 6， 7のフローチャートの処理において、冷却液の温度 Twの代わりに、図示しない温度センサにより検出されたフィルタ用コンデンサ C 1の温度を用いることも可能である。また、本発明の適用が可能な D C— D Cコンバータ 3 2の構成についても図 1に示す構成に限られるものではなく、図 1以外の構成の D C— D Cコンバータに対しても本発明の適用が可能である。以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態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。

Claims

1 . 直流電源からの直流電流に応じてエネルギを一時的に蓄積可能なリアクトルと、スイッチング素子とを含み、リアク.トルに蓄積されたエネルギを利用して、直流電源からの直流電力をスィツチング素子のスィツチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する D C— D Cコンバ一夕と、

D C _ D Cコンバ一夕の入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサと、冷媒により D C— D Cコンバ請一夕の冷却を行う冷却部と、

を備える電圧変換装置であって、

冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部と、

該冷媒の温度とスィッング素子の温度との両方に基づいて、スィツチング素子のスィツチング周波数を設定するスィツチング周波数設定部と、

囲

該設定されたスィツチング周波数でスィツチング素子のスィツチング動作を制御して D C— D Cコンバータの電圧変換比を制御するスィッチング制御部と、を備える、電圧変換装置。

2 . -請求の範囲 1に記載の電圧変換装置であって、

スィツチング周波数設定部は、

スィツチング素子の温度に基づいて、スィツチング素子のスィツチング周波数を、第 1の周波数、または第 1の周波数よりも低い第 2の周波数に設定し、さらに、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 1よりも高い場合は、スイッチング素子のスイッチング周波数を、スイッチング素子の温度に関係なく前記第 1の周波数に設定する、電圧変換装置。

3 . 請求の範囲 2に記載の電圧変換装置であって、

スィツチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 2 (T 2 > T 1 ) よりも高い場合は、該冷媒の温度が設定温度 Τ 2以下の場合よりも D C— D Cコンバータの電圧変換比を下げるようにスィツチング素子のスィツチング動作を制御する、電圧変換装置。

4. 請求の範囲 3に記載の電圧変換装置であって、

スィツチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 3 (T 3>T 2) よりも高い場合'は、スィツチング素子のスィツチング動作を禁止する、電圧変換装置。

5. 請求の範囲 2に記載の電圧変換装置であって、

スィツチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 Τ 3 (Τ 3>Τ 1) よりも高い場合は、スイッチング素子のスイッチング動作を禁止する、電圧変換装置。

6. 請求の範囲 1に記載の電圧変換装置であって、

、スィツチング素子の温度から決まるスィツチング周波数設定特性と冷媒の温度から決まるスイッチング周波数設定特性とが異なる特性である、電圧変換装置。

7 . 直流電源からの直流電流に応じてエネルギを一時的に蓄積可能なリアクトルと、スイッチング素子とを含み、リアクトルに蓄積されたエネルギを利用して、直流電源からの直流電力をスイッチング素子のスイッチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する D C— D Cコンバ一夕と、

D C— D Cコンバー夕の入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサと、冷媒により D C _ D Cコンバー夕の冷却を行う冷却部と、

を備える電圧変換装置であって、

スィツチング素子の温度に基づいて、スィツチング素子のスィツチング周波数を、第 1の周波数、または第 1の周波数よりも低い第 2の周波数に設定するスィツチング周波数設定部と、

該設定されたスィツチング周波数でスィツチング素子のスィツチング動作を制御して D C— D Cコンバータの電圧変換比を制御するスィツチング制御部と、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部と、

を備え、

スィツチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 2よりも高い場合は、該冷媒の温度が設定温度 T 2以下の場合よりも D C— D C コンバ一夕の電圧変換比を下げるようにスィツチング素子のスィツチング動作を制御する、電圧変換装置。

8 . 請求の範囲 7に記載の電圧変換装置であって、

スィツチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 3 (T 3 > T 2 ) よりも高い場合は、スイッチング素子のスイッチング動作を禁止する、電圧変換装置。

9 . 直流電源からの直流電流に応じてエネルギを一時的に蓄積可能なリアクトルと、スイッチング素子とを含み、リアクトルに蓄積されたエネルギを利用して、直流電源からの直流電力をスイッチング素子のスイッチング動作により異なる電圧値の直流電力に変換して出力する D C— D Cコンバ一夕と、

D C— D Cコンバータの入力側に直流電源と並列に設けられたコンデンサと、冷媒により D C _ D Cコンバ一夕の冷却を行う冷却部と、

を備える電圧変換装置であって、

スィツチング素子の温度に基づいて、スィツチング素子のスィツチング周波数を、第 1の周波数、または第 1の周波数よりも低い第 2の周波数に'設定するスィツチング周波数設定部と、

該設定されたスィツチング周波数でスィツチング素子のスィツチング動作を制御して D C— D Cコンバータの電圧変換比を制御するスィッチング制御部と、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部と、

を備え、

スィツチング制御部は、冷媒温度検出部で検出された冷媒の温度が設定温度 T 3よりも高い場合は、スイッチング素子のスイッチング動作を禁止する、電圧変換装置。

1 0 . 請求の範囲 1〜9のいずれか 1に記載の電圧変換装置であって、

冷却部は、冷媒によりリアクトルとコンデンサのいずれかの冷却を行う、電圧変換装置。