(57)【要約】【課題】リアクトルなどの温度を個別に検出するセンサを設けることなく、リアクトルの温度が過度に高温にならない範囲でバッテリを昇温する。【解決手段】イグニッションオフされてからイグニッションオンされるまでの放置時間Ｔｈが所定時間Ｔｈｒｅｆ以上のときには（Ｓ１００）、起動時水温Ｔｗ０が低いほど長くなる傾向に昇温用時間Ｔｓを設定し（Ｓ１１０）、昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなるまでは比較的低いキャリア周波数ＣＦ２を用いて昇圧コンバータを制御する昇温用の昇圧制御を行ない（Ｓ１２０〜Ｓ１４０）、昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなった後はキャリア周波数ＣＦ２より高い通常のキャリア周波数ＣＦ１を用いて昇圧コンバータを制御する通常の昇圧制御を行なう（Ｓ１５０）。【選択図】図２
2010220305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機を駆動する駆動回路と、負極側端子が前記駆動回路の負極側に接続されたバッテリと、前記駆動回路を含む閉回路において互いに直列に接続された第１および第２のスイッチング素子と該第１および第２のスイッチング素子の中間点と前記バッテリの正極端子とに接続されたリアクトルとを有し前記第１および第２のスイッチング素子のスイッチングにより前記バッテリの電圧を昇圧して前記駆動回路に供給可能な昇圧コンバータと、冷却媒体を用いて前記電動機と前記駆動回路と前記昇圧コンバータとを冷却する冷却系と、前記電動機に要求されるトルクが該電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御と前記駆動回路側の電圧が目標電圧になるよう前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御とを行なう制御手段と、を備える電気自動車において、
前記制御手段は、イグニッションオフからイグニッションオンまでの放置時間が予め設定された所定時間未満のときには第１のキャリア周波数を用いて前記昇圧制御を行ない、前記放置時間が前記所定時間以上のときには、前記冷却媒体の温度が低いほど長くなる傾向に設定した昇温用時間が経過するか前記バッテリの昇温の要求である昇温要求がなされなくなるまでは前記第１のキャリア周波数より低い第２のキャリア周波数を用いて前記昇圧制御を行ない、前記昇温用時間が経過するか前記昇温要求がなされなくなった後には前記第１のキャリア周波数を用いて前記昇圧制御を行なう手段である、
ことを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気自動車としては、駆動輪に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータを駆動するインバータと、二次電池と、トランジスタとリアクトルとを有しトランジスタのスイッチングにより二次電池からの電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電気自動車では、二次電池の温度が所定温度より低いときには、二次電池の温度が所定温度以上のときよりも低いキャリアの周波数（トランジスタのスイッチング周波数）でトランジスタのスイッチングを行なうことにより、昇圧コンバータのスイッチング動作時の電力損失を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした電気自動車では、低いキャリア周波数でトランジスタのスイッチングを行なうと、昇圧コンバータの電力損失の低減に加えて、リプル電流の増加によって二次電池の昇温の促進も図ることができるが、この場合、リアクトルなどの温度も上昇しやすくなるため、リアクトルなどの温度が過度に高温にならない範囲で二次電池の昇温を行なうことが課題の一つとされる。この課題を解決するために、リアクトルなどの温度を個別に検出するセンサを設けてリアクトルなどの温度を検出しながら昇圧コンバータを制御することも考えられるが、この場合、センサの数が増加してしまう。
【０００５】
本発明の電気自動車は、リアクトルなどの温度を個別に検出するセンサを設けることなく、リアクトルの温度が過度に高温にならない範囲でバッテリを昇温することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電気自動車は、
走行用の動力を出力する電動機と、前記電動機を駆動する駆動回路と、負極側端子が前記駆動回路の負極側に接続されたバッテリと、前記駆動回路を含む閉回路において互いに直列に接続された第１および第２のスイッチング素子と該第１および第２のスイッチング素子の中間点と前記バッテリの正極端子とに接続されたリアクトルとを有し前記第１および第２のスイッチング素子のスイッチングにより前記バッテリの電圧を昇圧して前記駆動回路に供給可能な昇圧コンバータと、冷却媒体を用いて前記電動機と前記駆動回路と前記昇圧コンバータとを冷却する冷却系と、前記電動機に要求されるトルクが該電動機から出力されるよう該電動機を制御する電動機制御と前記駆動回路側の電圧が目標電圧になるよう前記昇圧コンバータを制御する昇圧制御とを行なう制御手段と、を備える電気自動車において、
前記制御手段は、イグニッションオフからイグニッションオンまでの放置時間が予め設定された所定時間未満のときには第１のキャリア周波数を用いて前記昇圧制御を行ない、前記放置時間が前記所定時間以上のときには、前記冷却媒体の温度が低いほど長くなる傾向に設定した昇温用時間が経過するか前記バッテリの昇温の要求である昇温要求がなされなくなるまでは前記第１のキャリア周波数より低い第２のキャリア周波数を用いて前記昇圧制御を行ない、前記昇温用時間が経過するか前記昇温要求がなされなくなった後には前記第１のキャリア周波数を用いて前記昇圧制御を行なう手段である、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の電気自動車では、イグニッションオフからイグニッションオンまでの放置時間が予め設定された所定時間未満のときには、駆動回路側の電圧が目標電圧になるよう昇圧コンバータを制御する昇圧制御を第１のキャリア周波数を用いて行なう。一方、放置時間が所定時間以上のときには、電動機や駆動回路，昇圧コンバータの冷却に用いられる冷却媒体の温度が低いほど長くなる傾向に設定した昇温用時間が経過するかバッテリの昇温の要求である昇温要求がなされなくなるまでは第１のキャリア周波数より低い第２のキャリア周波数を用いて昇圧制御を行ない、昇温用時間が経過するか昇温要求がなされなくなった後には第１のキャリア周波数を用いて昇圧制御を行なう。即ち、放置時間が比較的長いときに、冷却媒体に応じた昇温用時間が経過するか昇温要求がなされなくなるまで第２のキャリア周波数を用いて昇圧制御を行なうのである。これにより、リアクトルなどの温度を個別に検出するセンサなどを設けなくても、リアクトルの温度が過度に高温にならない範囲でバッテリを昇温することができる。ここで、所定時間は、リアクトルの温度が冷却媒体の温度に充分に近づく（リアクトルの温度と冷却媒体の温度と外気温または車室温との差が充分に小さくなる）のに要する時間であるものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の電子制御ユニット６０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】昇温用時間設定用マップの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車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、例えば同期発電電動機として構成されて駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２に回転子が接続されたモータ３０と、モータ３０を駆動するインバータ３２と、リチウムイオン電池として構成されたバッテリ４０と、バッテリ４０からの電力をその電圧を変換してインバータ３２に供給可能な昇圧コンバータ４２と、昇圧コンバータ４２のインバータ３２側に接続された平滑用コンデンサ３４と、昇圧コンバータ４２のバッテリ４０側に接続された平滑用コンデンサ４４と、モータ３０とインバータ３２と昇圧コンバータ４２とラジエータ５２とを含む循環流路５４内の冷却水を電動ポンプ５６によって循環させてモータ３０やインバータ３２，昇圧コンバータ４２を冷却する冷却系５０と、平滑用コンデンサ３４の端子間に取り付けられた電圧センサ３６からの平滑用コンデンサ３４の電圧（以下、「高圧系電圧」という）や平滑用コンデンサ４４の端子間に取り付けられた電圧センサ４６からの平滑用コンデンサ４４の電圧，バッテリ４０の温度を検出する温度センサ４１からの電池温度Ｔｂ，冷却系５０の冷却水の温度を検出する温度センサ５８からの冷却水温Ｔｗ，イグニッションスイッチ６１からのイグニッション信号，シフトレバーのポジション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，アクセルペダル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，ブレーキペダル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からのブレーキポジション，車速センサ６８からの車速を入力すると共にインバータ３２や昇圧コンバータ４２，電動ポンプ５６など車両全体を制御する電子制御ユニット６０と、を備える。
【００１２】
昇圧コンバータ４２は、２つのトランジスタＴ１，Ｔ２とトランジスタＴ１，Ｔ２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２とリアクトルＬとから構成されている。２つのトランジスタＴ１，Ｔ２は、それぞれインバータ３２の正極側と負極側とに接続されており、その中間点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬとインバータ３２の負極側とにはそれぞれバッテリ４０の正極側端子と負極側端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ１，Ｔ２をオンオフ制御することによりバッテリ４０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ３２に供給したりインバータ３２に作用している直流電圧を降圧してバッテリ４０を充電したりすることができる。
【００１３】
実施例の電気自動車２０は、基本的には、電子制御ユニット６０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。電子制御ユニット６０では、まず、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と車速センサ６８からの車速とに応じて走行のためにモータ３０に要求される要求トルクを設定し、設定した要求トルクと図示しない回転数センサによって検出されたモータ３０の回転数とに基づいて要求トルクやモータ３０の回転数が大きいほど大きい傾向にインバータ３２に供給すべき高圧側の目標電圧を設定する。そして、モータ３０から要求トルクが出力されるようインバータ３２のスイッチング素子をスイッチング制御すると共に電圧センサ３６からの高圧系電圧が目標電圧になるよう昇圧コンバータ４２のトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する。なお、実施例の電気自動車２０では、冷却水温Ｔｗに基づいて電動ポンプ５６を制御して循環流路５４内の冷却水を循環させることにより、モータ３０やインバータ３２，昇圧コンバータ４２を冷却している。
【００１４】
次に、実施例の電気自動車２０の駆動制御における昇圧コンバータ４２の制御について説明する。図２は、イグニッションオンされたときから電子制御ユニット６０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、電子制御ユニット６０は、まず、イグニッションオフされてからイグニッションオンされるまでの放置時間Ｔｈを、イグニッションオフされてから昇圧コンバータ４２のリアクトルＬなどの温度が冷却水温Ｔｗに充分に近づく（リアクトルＬなどの温度と冷却水温Ｔｗと外気温または車室温との差が所定範囲内になる）のに要する時間としての所定時間Ｔｈｒｅｆ（例えば、２時間や３時間など）と比較し（ステップＳ１００）、放置時間Ｔｈが所定時間Ｔｈｒｅｆ未満のときには、リアクトルＬなどの温度が未だ冷却水温Ｔｗに充分に近づいていない（比較的高い）と判断し、通常のキャリア周波数ＣＦ１でトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する通常の昇圧制御を行ない（ステップＳ１５０）、イグニッションオフされたときに（ステップＳ１６０）、このルーチンを終了する。一方、放置時間Ｔｈが所定時間Ｔｈｒｅｆ以上のときには、リアクトルＬなどの温度が冷却水温Ｔｗに充分に近づいていると判断し、イグニッションオン時の冷却水温Ｔｗである起動時水温Ｔｗ０に基づいて図３に例示する昇温用時間設定用マップを用いて昇温用時間Ｔｓを設定し（ステップＳ１１０）、昇温用要求がなされているか否かを例えば電池温度Ｔｂと所定温度Ｔｂｒｅｆ（例えば０℃や−１０℃など）との比較などにより判定し（ステップＳ１２０）、昇温要求がなされていないとき（電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ以上のとき）には、通常の昇圧制御を行ない（ステップＳ１５０）、イグニッションオフされたときに（ステップＳ１６０）、このルーチンを終了する。一方、昇温要求がなされているとき（電池温度Ｔｂが所定温度Ｔｂｒｅｆ未満のとき）には、昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなるまでは通常のキャリア周波数ＣＦ１より低いキャリア周波数ＣＦ２でトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する昇温用の昇圧制御を行ない（ステップＳ１２０〜Ｓ１４０）、昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなった後は通常の昇圧制御を行ない（ステップＳ１５０）、イグニッションオフされたときに（ステップＳ１６０）、このルーチンを終了する。比較的低いキャリア周波数ＣＦ２でトランジスタＴ１，Ｔ２を制御する昇温用の昇圧制御を行なうと、リプル電流が大きくなり、バッテリ４０の昇温を促進することができる。ここで、昇温用時間ＴｓはリアクトルＬなどの温度が過度に高温にならない範囲で昇温用の昇圧制御を行なうことが可能な時間であり、実施例では、起動時水温Ｔｗ０が低いほどリアクトルＬなどのイグニッションオン時の温度が低いことを考慮して、起動時水温Ｔｗ０が低いほど昇温用時間Ｔｓが曲線的に長くなる傾向の図２の昇温用時間設定用マップを用いて昇温用時間Ｔｓを設定するものとした。昇温用の昇圧制御を行なう際には、昇圧コンバータ４２のリアクトルＬの温度などが比較的高くなることがあるため、リアクトルＬなどの温度を個別に検出しながら昇温用の昇圧制御を行なうことが考えられるが、この場合には、温度を検出するセンサの数が増加する。これに対して、実施例では、放置時間Ｔｈが比較的長く昇圧コンバータ４２のリアクトルＬなどの温度が冷却水温Ｔｗに充分に近づいていると判断できるときに起動時水温Ｔｗ０に基づく昇温用時間Ｔｓに亘って昇温用の昇圧制御を行なうから、リアクトルＬ自体の温度を検出するセンサなどを設けなくても、リアクトルＬなどの温度が過度に高温にならない範囲でバッテリ４０を昇温することができる。
【００１５】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、イグニッションオフされてからイグニッションオンされるまでの放置時間Ｔｈが所定時間Ｔｈｒｅｆ以上のときには、起動時水温Ｔｗ０が低いほど長くなる傾向に設定した昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなるまで昇温用の昇圧制御を行ない、昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなった後は通常の昇圧制御を行なうから、リアクトルＬなどの温度を個別に検出するセンサを設けなくても、リアクトルＬなどの温度が過度に高温にならない範囲でバッテリ４０を昇温することができる。
【００１６】
実施例の電気自動車２０では、放置時間Ｔｈが所定時間Ｔｈｒｅｆ以上のときには、図３に例示する昇温用時間設定用マップを用いて起動時水温Ｔｗ０が低いほど曲線的に長くなる傾向に昇温用時間Ｔｓを設定するものとしたが、起動時水温Ｔｗ０が低いほど１以上の段数をもって段階的に長くなる傾向に昇温用時間Ｔｓを設定するものとしてもよい。また、昇温用の昇圧制御を行なう際のキャリア周波数ＣＦ２を運転者が変更できる場合（例えば、トランジスタＴ１，Ｔ２のスイッチングに伴って発生するノイズを考慮して運転者が複数の周波数からキャリア周波数ＣＦ２を設定できる場合など）などには、起動時水温Ｔｗ０が低いほど長くなる傾向で、且つ、キャリア周波数ＣＦ２が小さいほど即ちバッテリ４０の昇温を促進しやすいほど短くなる傾向に昇温用時間Ｔｓを設定するものとしてもよい。
【００１７】
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、モータ３０が「電動機」に相当し、インバータ３２が「駆動回路」に相当し、バッテリ４０が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ４２が「昇圧コンバータ」に相当し、冷却系５０が「冷却系」に相当し、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と車速センサ６８からの車速とに応じて走行のためにモータ３０に要求される要求トルクを設定し、モータ３０から要求トルクが出力されるようインバータ３２のスイッチング素子をスイッチング制御すると共に電圧センサ３６からの高圧系電圧が目標電圧になるよう昇圧コンバータ４２のトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御するものにおいて、イグニッションオフされてからイグニッションオンされるまでの放置時間Ｔｈが所定時間Ｔｈｒｅｆ未満のときには、通常のキャリア周波数ＣＦ１でトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する通常の昇圧制御を行ない、放置時間Ｔｈが所定時間Ｔｈｒｅｆ以上のときには、起動時水温Ｔｗ０が低いほど長くなる傾向に設定した昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなるまではキャリア周波数ＣＦ１より低いキャリア周波数ＣＦ２でトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する昇圧用の昇圧制御を行ない、昇温用時間Ｔｓが経過するか昇温要求がなされなくなった後には通常の昇圧制御を行なう電子制御ユニット６０が「制御手段」に相当する。
【００１８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、電気自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
２０  電気自動車、２２  駆動軸、２４  デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ  駆動輪、３０  モータ、３２  インバータ、３４  平滑用コンデンサ、３６  電圧センサ、４０  バッテリ、４１  温度センサ、４２  昇圧コンバータ、４４  平滑用コンデンサ、４６  電圧センサ、５０  冷却系、５２  ラジエータ、５４  循環流路、５６  電動ポンプ、５８  温度センサ、６０  電子制御ユニット、６１  イグニッションスイッチ、６２  シフトポジションセンサ、６４  アクセルペダルポジションセンサ、６６  ブレーキペダルポジションセンサ、６８  車速センサ、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、Ｌ  リアクトル、Ｔ１，Ｔ２  トランジスタ。
【図１】
2010220305.tif 000003
【図２】
2010220305.tif 000004
【図３】
2010220305.tif 000005