(57)【要約】【課題】インバータを介して外部電源からバッテリに充電するときに、インバータを確実に保護することができるようにする。【解決手段】制御装置４０は、外部電源３４によりバッテリ２６を充電しているときに、インバータ２４の素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上である場合、またはインバータを冷却する冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２値以上である場合、バッテリ２６の充電を中断させる。さらに、制御装置４０は、温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満と所定温度Ｔ３以上との範囲内にあり、かつ温度Ｔｂが所定温度Ｔ２未満と所定温度Ｔ４以上との範囲内にあり、これらの状態が所定時間Ｓ継続した場合、バッテリ２６の充電を中断させる。この制御より、インバータ２４の発熱が抑えられるので、インバータ２４が保護される。【選択図】図２
2010178593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能なバッテリと、
駆動力を発生するモータと、
バッテリとモータとの間で授受される電力を制御するインバータと、
外部電源によりバッテリを充電するために、外部電源とバッテリを、インバータを介して電気的に接続する接続部と、
を搭載する車両の制御装置において、
インバータに配置される素子の温度を検出する素子温度検出部と、
インバータを冷却する冷却液の温度を検出する冷却液温度検出部と、
素子温度検出部により検出された素子の温度と、冷却液温度検出部により検出された冷却液の温度とに基づいて、バッテリの充電を制御するバッテリ充電制御部と、
を有し、
バッテリ充電制御部は、外部電源によりバッテリを充電しているときに、
素子の温度が第一の所定値以上である場合、または冷却液の温度が第二の所定値以上である場合、バッテリの充電を中断させ、
素子の温度が第一の所定値未満と第一の所定値より低い第三の所定値以上との範囲内にあり、かつ冷却液の温度が第二の所定値未満と第二の所定値より低い第四の所定値以上との範囲内にあり、これらの状態が所定時間継続した場合、バッテリの充電を中断させる、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
充放電可能なバッテリと、
駆動力を発生するモータと、
バッテリとモータとの間で授受される電力を制御するインバータと、
外部電源によりバッテリを充電するために、外部電源とバッテリを、インバータを介して電気的に接続する接続部と、
を搭載する車両の制御装置において、
インバータに配置される素子の温度を検出する素子温度検出部と、
インバータを冷却する冷却液の温度を検出する冷却液温度検出部と、
インバータを冷却する冷却手段と、
素子温度検出部により検出された素子の温度と、冷却液温度検出部により検出された冷却液の温度とに基づいて、冷却手段を制御する冷却手段制御部と、
を有し、
冷却手段制御部は、外部電源によりバッテリを充電しているときに、
素子の温度が第一の所定値以上である場合、または冷却液の温度が第二の所定値以上である場合、冷却手段を動作させ、
素子の温度が第一の所定値未満と第一の所定値より低い第三の所定値以上との範囲内にあり、かつ冷却液の温度が第二の所定値未満と第二の所定値より低い第四の所定値以上との範囲内にあり、これらの状態が所定時間継続した場合、冷却手段を動作させる、
ことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源より充電可能なバッテリを搭載する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などのように、モータの出力により走行する車両が注目されている。このような車両には、モータに接続される電源として充放電可能なバッテリと、モータとバッテリの間で授受される電力を制御するインバータとが搭載されている。
【０００３】
下記特許文献１には、エンジンとモータの出力により走行するハイブリッド車両であって、充放電可能なバッテリと、モータとバッテリの間で授受される電力を制御するインバータと、モータの中性点と外部電源とを接続する供給線とを有するハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両によれば、バッテリが、インバータとモータと供給線とを介して外部電源に電気的に接続され、外部電源によりバッテリの充電を行なうことができる。
【０００４】
また、下記特許文献１には、外部電源によりバッテリを充電しているときに、モータの温度が所定値以上になった場合、モータを冷却する冷却油を循環させる電動オイルポンプを作動させるとともに、外部電源から供給される電力を制限する制御技術が開示されている。この制御技術により、モータの温度の上昇が抑制されるので、モータに埋設された永久磁石の減磁を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１においては、外部電源によるバッテリの充電時に、モータの温度上昇を
抑制し、モータを保護する制御技術が開示されているのに留まり、インバータを保護する技術については何ら開示されていない。充電時に、インバータに電力が供給されると、内部抵抗によりインバータが発熱する。インバータの温度が所定値以上になると、インバータが故障してしまう可能性があり、インバータの温度がその所定値未満であっても、インバータの寿命が低下してしまう可能性があるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、インバータを介して外部電源からバッテリを充電する時に、インバータを確実に保護することができる車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、充放電可能なバッテリと、駆動力を発生するモータと、バッテリとモータとの間で授受される電力を制御するインバータと、外部電源によりバッテリを充電するために、外部電源とバッテリを、インバータを介して電気的に接続する接続部と、を搭載する車両の制御装置において、インバータに配置される素子の温度を検出する素子温度検出部と、インバータを冷却する冷却液の温度を検出する冷却液温度検出部と、素子温度検出部により検出された素子の温度と、冷却液温度検出部により検出された冷却液の温度とに基づいて、バッテリの充電を制御するバッテリ充電制御部と、を有し、バッテリ充電制御部は、外部電源によりバッテリを充電しているときに、素子の温度が第一の所定値以上である場合、または冷却液の温度が第二の所定値以上である場合、バッテリの充電を中断させ、素子の温度が第一の所定値未満と第一の所定値より低い第三の所定値以上との範囲内にあり、かつ冷却液の温度が第二の所定値未満と第二の所定値より低い第四の所定値以上との範囲内にあり、これらの状態が所定時間継続した場合、バッテリの充電を中断させることを特徴とする。
【０００９】
また、別の発明は、充放電可能なバッテリと、駆動力を発生するモータと、バッテリとモータとの間で授受される電力を制御するインバータと、外部電源によりバッテリを充電するために、外部電源とバッテリを、インバータを介して電気的に接続する接続部と、  を搭載する車両の制御装置において、インバータに配置される素子の温度を検出する素子温度検出部と、インバータを冷却する冷却液の温度を検出する冷却液温度検出部と、インバータを冷却する冷却手段と、素子温度検出部により検出された素子の温度と、冷却液温度検出部により検出された冷却液の温度とに基づいて、冷却手段を制御する冷却手段制御部と、を有し、冷却手段制御部は、外部電源によりバッテリを充電しているときに、素子の温度が第一の所定値以上である場合、または冷却液の温度が第二の所定値以上である場合、冷却手段を動作させ、素子の温度が第一の所定値未満と第一の所定値より低い第三の所定値以上との範囲内にあり、かつ冷却液の温度が第二の所定値未満と第二の所定値より低い第四の所定値以上との範囲内にあり、これらの状態が所定時間継続した場合、冷却手段を動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の車両の制御装置によれば、インバータを介して外部電源からバッテリを充電する時に、インバータを確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の車両の概略構成を示す図である。
【図２】制御装置の制御動作の一例を示す図である。
【図３】制御装置の別の制御動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る車両の制御装置の実施形態について、図を用いて説明する。一例として、モータとエンジンとの出力により走行するハイブリッド車両を挙げ、この車両に搭載された車両の制御装置について説明する。なお、本発明は、ハイブリッド車両に搭載された車両の制御装置に限らず、モータの出力のみにより走行する電気自動車または燃料電池自動車に搭載された車両の制御装置にも適用することができる。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る車両の制御装置を搭載するハイブリッド車両（以下、単に車両と記す）１０の概略構成を示す図である。
【００１４】
車両１０は、原動機としてエンジン１２と、第一のモータ（以下、第一ＭＧと記す）１４と、第二のモータ（以下、第二ＭＧと記す）１６とを有する。原動機１２，１４，１６には、これらの動力を分配、統合する動力分配統合機構１８が接続されている。動力分配統合機構１８には、減速機構２０を介して駆動輪２２が接続されている。各原動機１２，１４，１６の動力は、動力分配統合機構１８により統合された後、減速機構２０を介して駆動輪２２に伝達され、車両１０が走行する。
【００１５】
車両１０は、エンジン１２と第一及び第二ＭＧ１４，１６の出力を制御することにより、様々な態様の走行を行うことができる。例えば、エンジン１２または第二ＭＧ１６のどちらか一方で走行する、エンジン１２と第二ＭＧ１６とを協調して走行する、またエンジン１２の出力の一部により第一ＭＧ１４で発電を行うなど様々な態様の走行を行うことができる。さらに、減速時において、駆動輪２２から入力される車両１０の運動エネルギにより第二ＭＧ１６で回生発電を行うこともできる。
【００１６】
第一及び第二ＭＧ１４，１６は、発電機として機能するとともに、電動機として機能する同期モータである。第一及び第二ＭＧ１４，１６は、インバータ２４を介してバッテリ２６に電気的に接続される。
【００１７】
バッテリ２６は、充放電可能な二次電池、例えばニッケル水素二次電池またはリチウムイオン二次電池などで構成される。バッテリ２６は、複数のセルを直列に接続して構成されるモジュールを複数有し、これらのモジュールをさらに直列接続している。すなわち、バッテリ２６は、直列接続されたモジュールに含まれるセルをすべて直列接続している。これにより、バッテリ２６は、車両１０を駆動するのに必要な高電圧を確保する。なお、バッテリ２６は、大容量コンデンサとすることもできる。
【００１８】
インバータ２４は、バッテリ２６と、第一及び第二ＭＧ１４，１６との間で授受される電力を制御する装置であり、コンバータ部２８と、第一インバータ部３０と、第二インバータ部３２とを有する。
【００１９】
コンバータ部２８は、リアクトルとスイッチング素子とを有し、スイッチング素子のスイッチング動作によりリアクトルにおけるエネルギの蓄積と放出とを繰り返し、入力電圧を変換して出力電圧を得る装置である。本実施形態のコンバータ部２８は、直流電力を昇圧および降圧する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００２０】
第一及び第二インバータ部３０，３２は、第一及び第二ＭＧ１４，１６にそれぞれ対応して設けられている。第一及び第二インバータ部３０，３２は、６個のスイッチング素子を含む三相ブリッジ回路を有し、これらのスイッチング素子のスイッチング動作により直流電力を三相交流電力に変換したり、三相交流電力を直流電力に変換したりする装置である。
【００２１】
バッテリ２６に蓄えられた電力は、インバータ２４に供給されると、コンバータ部２８により昇圧され、第一及び第二インバータ部３０，３２に供給される。そして、昇圧された電力は、第一及び第二インバータ部３０，３２により直流電力から三相交流電力に変換された後に、第一及び第二ＭＧ１４，１６に供給されて、これらのＭＧ１４，１６を駆動する。また、回生時に第一及び第二ＭＧ１４，１６で発電された電力は、インバータ２４に供給されると、第一及び第二インバータ部３０，３２により三相交流電力から直流電力に変換された後に、コンバータ部２８に供給される。そして、直流電力は、コンバータ部２８により降圧された後に、バッテリ３０に送られて蓄えられる。
【００２２】
本実施形態の車両１０は、家庭用電力源または商用電源などの外部電源３４からバッテリ２６の充電を行なうことができるプラグインハイブリッド自動車である。このため、車両１０は、外部電源３４に電気的に接続可能な接続部３６を有する。接続部３６は、第一及び第二ＭＧ１４，１６の中性点（図示せず）に電気的に接続されている。この構成により、外部電源３４の電力は、接続部３６と、第一及び第二ＭＧ１４，１６とを介して、インバータ２４に供給されると、交流電力から直流電力に変換されて、バッテリ３０に送られて蓄えられる。なお、本実施形態の車両１０では、接続部３６が第一及び第二ＭＧ１４，１６の中性点に電気的に接続される場合について説明したが、この構成に限定されず、インバータ２４を介して外部電源３４によりバッテリ２６を充電する構成であれば、接続部３６は、回路上のほかの場所に接続されてもよい。
【００２３】
また、車両１０は制御装置４０を有する。制御装置４０は、インバータ２４と、後述するインバータ２４の周辺機器とを制御するものである。制御装置４０は、一つの態様では、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現され、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。具体的には、制御装置４０の機能は、記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵ（Central Processing Unit）により実行されることによって実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されることも可能であり、また、データ信号として通信により提供されることも可能である。ただし、制御装置４０は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。また、制御装置４０は、物理的に１つの装置により実現されてもよいし、複数の装置により実現されてもよい。制御装置４０の具体的な動作については後述する。
【００２４】
インバータ２４には、インバータ２４に配置される素子（スイッチング素子）の温度Ｔａを検出する素子温度センサ４２が設けられている。素子温度センサ４２は、制御装置４０に接続されており、素子温度センサ４２により検知された素子の温度Ｔａが制御装置４０に出力される。
【００２５】
また、車両１０は、インバータ２４を、冷却液を介して冷却する冷却手段４４を有する。冷却手段４４には、インバータ２４と、これに対応して設けられたラジエータ４６とを接続し、冷却液が循環する循環路４８が形成されている。
【００２６】
ラジエータ４６には、これに空気を送る冷却ファン５０が取り付けられている。冷却ファン５０は、電動ファンであり、駆動用モータ（図示せず）が冷却ファン５０を駆動する。冷却ファン５０の駆動により、ラジエータ４６に空気が送られ、ラジエータ４６を流れる冷却液が効果的に放熱される。
【００２７】
循環路４８には、図に示す矢印の方向に冷却液を循環させるポンプ５２が設けられている。このポンプ５２は、電動ポンプであり、駆動用モータ（図示せず）がポンプ５２を駆動する。ポンプ５２の駆動により、ラジエータ４６で放熱された冷却液がインバータ２４を流れ、インバータ２４と冷却液の間で熱交換が行われるので、インバータ２４が冷却される。
【００２８】
また、循環路４８であって、インバータ２４の出口側に接続された循環路４８には、冷却液の温度Ｔｂを検出する冷却液温度センサ５４が設けられている。冷却液温度センサ５４は、制御装置４０に接続されており、冷却液温度センサ５４により検出された温度Ｔｂは制御装置４０に出力される。
【００２９】
制御装置４０は、外部電源３４によりバッテリ２６を充電しているときに、バッテリ２６の充電を制御するバッテリ充電制御部（図示せず）と、冷却手段４４を制御する冷却手段制御部（図示せず）とを有する。本実施形態においては、制御装置４０は、バッテリ充電制御部または冷却手段制御部のいずれか一方を用いて制御動作を行う場合について説明する。
【００３０】
まず、バッテリ充電制御部について説明する。バッテリ充電制御部は、素子の温度Ｔａと、冷却液の温度Ｔｂと、バッテリ２６の充電動作とを対応づけたマップを記憶しており、このマップに基づいてバッテリ２６の充電を制御する。具体的には、バッテリ充電制御部は、素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１（例えば９０℃）以上になった場合、インバータ２４に動作停止の指令を出力し、バッテリ２６の充電を中断させる。または、バッテリ充電制御部は、冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２（例えば７５℃）以上になった場合、インバータ２４に動作停止の指令を出力し、バッテリ２６の充電を中断させる。これらの制御により、インバータ２４に電力が供給されなくなるので、インバータ２４の発熱が抑えられ、インバータ２４の故障を未然に防ぐことができる。さらに、バッテリ充電制御部は、素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満とこの温度Ｔ１より低い所定温度Ｔ３（例えば８０℃）以上との範囲内にあり、かつ冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２未満とこの温度Ｔ２より低い所定温度Ｔ４（例えば６５℃）以上との範囲内にあり、これらの状態が所定時間Ｓ（例えば３０分）継続した場合、インバータ２４に動作停止の指令を出力し、バッテリ２６の充電を中断させる。この制御により、素子の温度Ｔａと冷却液の温度Ｔｂが、インバータ２４が故障する可能性のある温度未満であっても、インバータ２４の発熱が抑えられ、インバータ２４の寿命の劣化を防ぐことができる。
【００３１】
外部電源３４によりバッテリ２６に充電を行なっているとき、制御装置４０がバッテリ充電制御部を用いて制御動作を行う場合について、図２を用いて説明する。まず、ステップＳ１０１で、素子の温度Ｔａと冷却液の温度Ｔｂとが検出される。そして、ステップＳ１０２において、素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上であるかが判断される。素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上でない、すなわち所定温度Ｔ１未満である場合、ステップＳ１０３に進み、冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２以上であるかが判断される。一方、素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１以上である場合、ステップＳ１０６に進み、充電が中断される。
【００３２】
ステップＳ１０３において、冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２以上でない、すなわち所定温度Ｔ２未満であると判断された場合、ステップＳ１０４に進む。一方、冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２以上であると判断された場合、ステップＳ１０６に進み、充電が中断される。
【００３３】
ステップＳ１０４では、素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ３以上であり、かつ冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ４以上である状態が所定時間Ｓ継続しているかが判断される。この条件を満たさない場合には、ステップＳ１０５に進み、充電が継続される。一方、この条件を満たす場合には、ステップＳ１０６に進み、充電が中断される。なお、ステップＳ１０６において、充電が中断された後であっても、ステップＳ１０１からＳ１０４の全ての条件を満たさないと判断されると、充電が再開される。
【００３４】
次に、冷却手段制御部について説明する。冷却手段制御部は、素子の温度Ｔａと、冷却液の温度Ｔｂと、冷却手段４４の動作とを対応づけたマップを記憶しており、このマップに基づいて冷却手段４４を制御する。具体的には、冷却手段制御部は、素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１（例えば９０℃）以上になった場合、冷却ファン５０とポンプ５２に運転指令を出力し、冷却手段４４を動作させる。または、冷却手段制御部は、冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２（例えば７５℃）以上になった場合、冷却ファン５０とポンプ５２に運転指令を出力し、冷却手段４４を動作させる。これらの制御により、インバータ２４が冷却されるので、インバータ２４の故障を未然に防ぎつつ充電を継続することができる。さらに、冷却手段制御部は、素子の温度Ｔａが所定温度Ｔ１未満とこの温度Ｔ１より低い所定温度Ｔ３（例えば８０℃）以上との範囲内にあり、かつ冷却液の温度Ｔｂが所定温度Ｔ２未満とこの温度Ｔ２より低い所定温度Ｔ４（例えば６５℃）以上との範囲内にあり、これらの状態が所定時間Ｓ（例えば３０分）継続した場合、冷却ファン５０とポンプ５２に運転指令を出力し、冷却手段４４を動作させる。この制御により、素子の温度Ｔａと冷却液の温度Ｔｂが、インバータ２４が故障する可能性のある温度未満であっても、インバータ２４の発熱が抑えられるので、インバータ２４の寿命の劣化を防ぎつつ充電を継続することができる。
【００３５】
外部電源３４によりバッテリ２６に充電を行なっているとき、制御装置４０が冷却手段制御部を用いて制御動作を行う場合について、図３を用いて説明する。なお、ステップＳ２０１からＳ２０４までの制御動作は、図２に示されるステップＳ１０１からＳ１０４までの制御動作と同様のため、詳細な説明は省略する。
【００３６】
ステップＳ２０１からＳ２０４の全ての条件を満たさないと判断されると、ステップＳ２０５に進み、冷却手段４４は停止状態となる。一方、ステップＳ２０１からＳ２０４のいずれか１つの条件を満たす場合、ステップＳ２０６に進み、冷却手段４４を動作させる。なお、ステップＳ２０６において、冷却手段４４を動作させた後であっても、ステップＳ２０１からＳ２０４の全ての条件を満たさないと判断されると、冷却手段４４を停止させる。
【００３７】
本実施形態において、冷却手段４４がインバータ２４のみを冷却する場合について説明したが、この構成に限定されない。インバータ２４のほかに、例えば、第一及び第二ＭＧ１４，１６、またはバッテリ２６などの複数の電気機器を冷却することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  車両、１２  エンジン、１４  第一のモータ、１６  第二のモータ、２４  インバータ、２６  バッテリ、３４  外部電源、３６  接続部、４０  制御装置、４２  素子温度センサ、４４  冷却手段、５０  冷却ファン、５２  ポンプ、５４  冷却液温度センサ。
【図１】
2010178593.tif 000003
【図２】
2010178593.tif 000004
【図３】
2010178593.tif 000005