(57)【要約】【課題】インバータを適切に保護しながらバッテリを適切な状態とする。【解決手段】回生発電機能を持つ回転電機１０と、バッテリ２０と、複数のスイッチング素子３１を有するインバータ３０と、複数のスイッチング素子３１の相関温度を取得する温度取得手段３３ａ，３３ｂと、バッテリ２０と複数のスイッチング素子３１との間にスイッチ部３５ｓを介して接続され、スイッチ部３５ｓのオンオフに応じてバッテリ２０の電力を消費する抵抗部３５ｒと、複数のスイッチング素子３１を切り換えてバッテリ２０の電力を消費するスイッチング放電制御及びスイッチ部３５ｓをオンにして抵抗部３５ｒによりバッテリ２０の電力を消費する抵抗放電制御の少なくとも一方を実施する制御手段４とを備える。制御手段４は、相関温度が所定温度以上のときにスイッチング放電制御を停止して抵抗放電制御を実施する。【選択図】図１
2014183662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の回転を利用して回生発電可能な発電機能を有する回転電機と、
前記回転電機で発電された回生電力を充電するバッテリと、
複数のスイッチング素子を内蔵し、前記バッテリと前記回転電機との間に接続されたインバータと、
前記複数のスイッチング素子の温度に相関する相関温度を取得する温度取得手段と、
前記バッテリと前記複数のスイッチング素子との間にスイッチ部を介して接続され、前記スイッチ部のオンオフ状態に応じて前記バッテリの電力を消費する抵抗部と、
前記複数のスイッチング素子を切り換えて前記バッテリの電力を消費するスイッチング放電制御及び前記スイッチ部をオンにして前記抵抗部により前記バッテリの電力を消費する抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記相関温度が所定温度以上のときに前記スイッチング放電制御を停止して前記抵抗放電制御を実施する
ことを特徴とする、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記バッテリの電圧が所定電圧以上の場合に、前記スイッチング放電制御及び前記抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施する
ことを特徴とする、請求項１記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記回転電機が前記車輪の回転に伴って回転したときに発生し得る誘起電圧を取得する誘起電圧取得手段を備え、
前記制御手段は、前記誘起電圧取得手段で取得された前記誘起電圧が前記バッテリの電圧以上の場合に、前記スイッチング放電制御及び前記抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施する
ことを特徴とする、請求項２記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記インバータは、前記複数のスイッチング素子の温度を検出する前記温度取得手段としての素子温度センサを内蔵し、
前記相関温度は、前記素子温度センサで検出された前記複数のスイッチング素子の温度である
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記インバータは、前記複数のスイッチング素子を冷却する冷却通路と、該冷却通路を流通する冷却媒体の温度を検出する前記温度取得手段としての冷媒温度センサとを有し、
前記相関温度は、前記冷媒温度センサで検出された前記冷却媒体の温度である
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速時に回生発電機能を有する回転電機を搭載した車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車のように、駆動源としてのモータ（回転電機）を備えた車両には、モータの動力源となるバッテリが搭載されている。モータとバッテリとの間にはインバータが設けられ、インバータによってバッテリの直流電力が交流電力に変換されてモータに供給される。モータには、アクセルオフでの走行時の車輪の回転を利用し、回生発電を行うジェネレータとしての機能を兼ね備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。モータで回生発電された電力はバッテリに充電され、走行時の動力源として利用される。なお、モータとは別体でジェネレータを搭載した車両もあり、この場合はジェネレータで回生発電が行われて、バッテリに充電される。
【０００３】
インバータには、ＩＧＢＴと呼ばれる高電圧，大電流に耐え得るトランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子が複数内蔵されている。インバータは、これら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で、直流電力と交流電力とを変換したり、回生発電された電力をバッテリへ充電したりしている。さらに、複数のスイッチング素子のオンオフのタイミングにより、バッテリへ充電される回生電力量を調整し、充電速度を制御することも可能である。なお、一般的にインバータは、バッテリの電力を動力源としており、スイッチング制御が実施されるとバッテリの電力が消費される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数のスイッチング素子は、スイッチング制御により発熱して高温になることが知られており、高温状態のままスイッチング制御を実施するとスイッチング素子の焼損やインバータの劣化を招くおそれがある。そのため、スイッチング素子が高温のときはスイッチング制御を実施することができず、回生発電時であればバッテリへの充電速度の制御もできなくなってしまう。
【０００６】
電気自動車やハイブリッド車のように、バッテリに蓄電された電力を動力源とする車両は、バッテリの寿命をいかに長くするかが重要な課題となっている。バッテリは、バッテリの電圧（充電率）やバッテリへの充電速度などにより、その寿命が短くなることがある。そのため、通常はバッテリの電圧やバッテリへの充電速度などがインバータのスイッチング制御により適切な状態に制御されている。しかし、上記したようにスイッチング制御ができない場合は、バッテリを適切な状態にすることができない。
【０００７】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、インバータを適切に保護しながらバッテリを適切な状態とすることができるようにした、車両の制御装置を提供することを目的とする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示する車両の制御装置は、車輪の回転を利用して回生発電可能な発電機能を有する回転電機と、前記回転電機で発電された回生電力を充電するバッテリと、複数のスイッチング素子を内蔵し、前記バッテリと前記回転電機との間に接続されたインバータとを備える。また、前記複数のスイッチング素子の温度に相関する相関温度を取得する温度取得手段と、前記バッテリと前記複数のスイッチング素子との間にスイッチ部を介して接続され、前記スイッチ部のオンオフ状態に応じて前記バッテリの電力を消費する抵抗部とを備える。
さらに、前記複数のスイッチング素子を切り換えて前記バッテリの電力を消費するスイッチング放電制御及び前記スイッチ部をオンにして前記抵抗部により前記バッテリの電力を消費する抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施する制御手段を備える。前記制御手段は、前記相関温度が所定温度以上のときに前記スイッチング放電制御を停止して前記抵抗放電制御を実施することを特徴としている。
前記回転電機とは、回転する電機子又は界磁を有し、少なくとも発電機能を有する電動発電機（モータジェネレータ）又は発電機を意味する。また、前記所定温度は、前記複数のスイッチング素子が正常に動作し得る温度やこの温度よりもやや低い温度に設定されていることが好ましい。
【０００９】
（２）また、前記制御手段は、前記バッテリの電圧が所定電圧以上の場合に、前記スイッチング放電制御及び前記抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施することが好ましい。前記所定電圧は、前記バッテリの上限電圧に設定されていてもよく、前記上限電圧よりも低い電圧に設定されていてもよい。
【００１０】
（３）また、前記回転電機が前記車輪の回転に伴って回転したときに発生し得る誘起電圧を取得する誘起電圧取得手段を備えることが好ましい。このとき、前記制御手段は、前記誘起電圧取得手段で取得された前記誘起電圧が前記バッテリの電圧以上の場合に、前記スイッチング放電制御及び前記抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施することが好ましい。
【００１１】
（４）また、前記インバータは、前記複数のスイッチング素子の温度を検出する前記温度取得手段としての素子温度センサを内蔵し、前記相関温度は、前記素子温度センサで検出された前記複数のスイッチング素子の温度であることが好ましい。
【００１２】
（５）また、前記インバータは、前記複数のスイッチング素子を冷却する冷却通路と、該冷却通路を流通する冷却媒体の温度を検出する前記温度取得手段としての冷媒温度センサとを有し、前記相関温度は、前記冷媒温度センサで検出された前記冷却媒体の温度であることが好ましい。なお、（４）に従属する場合は、前記素子温度センサで検出された前記複数のスイッチング素子の温度と前記冷媒温度センサで検出された前記冷却媒体の温度の両方を前記相関温度とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
開示の車両の制御装置によれば、複数のスイッチング素子の温度に相関する相関温度が所定温度以上の場合は、スイッチング放電制御は実施されずに抵抗放電制御が実施されるため、複数のスイッチング素子の高温化を抑制することができ、インバータを保護することができる。また、スイッチング放電制御及び抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施することにより、バッテリの電力を消費してバッテリの電圧（充電率）や回生時のバッテリへの充電速度を調整して、バッテリを適切な状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係る車両の制御装置が適用された車両の構成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態に係る車両の制御装置による制御内容を説明するフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートの変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００１６】
［１．装置構成］
本実施形態に係る車両の制御装置の構成について、図１を用いて説明する。ここでは、回転電機としてのモータジェネレータ１０を駆動源とした電気自動車（車両）に本制御装置を備えた場合を説明する。
図１に示すように、電気自動車には、モータジェネレータ１０と、車両の動力源である電力を蓄電するバッテリ２０と、これらモータジェネレータ１０とバッテリ２０との間を電気的に接続するインバータ３０とが設けられている。
【００１７】
モータジェネレータ１０は、モータ（電動機）としての機能とジェネレータ（発電機）としての機能とを兼ね備えた電動発電機であり、インバータ３０を介してバッテリ２０に接続される。モータジェネレータ１０は、運転者がアクセル操作した場合にモータとして作動する。この場合、バッテリ２０に蓄えられた直流電力がインバータ３０で交流電力に変換され、インバータ３０から供給される交流電力を受けてロータ（回転子）を回転させ、電気エネルギを機械エネルギに変換する。モータジェネレータ１０で発生した出力（モータ駆動力）は図示しない車輪に伝達され、車両を駆動する。
【００１８】
一方、モータジェネレータ１０は、運転者によるアクセル操作がない場合に、後述するインバータ３０がスイッチング回生制御されることでジェネレータとして作動する。例えば車両がアクセルオフで惰性走行や減速走行している場合にインバータ３０がスイッチング回生制御されると、モータジェネレータ１０は車輪の回転を利用して回生発電する。この場合は、モータジェネレータ１０に対して車輪の回転に対する抵抗が発生して、車両には回生ブレーキが作用し、モータジェネレータ１０には誘起電圧Viが生じる。この誘起電圧Viがインバータ３０で直流電力に変換されてバッテリ２０に充電されることで、車輪の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
【００１９】
バッテリ２０は、バッテリケース内に複数の電池モジュールが収容されて構成された二次電池（例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池といったエネルギ密度の高い蓄電装置）であり、モータジェネレータ１０に対して電力を入出力可能（充放電可能）に構成されている。つまり、バッテリ２０は、モータジェネレータ１０への駆動用の電力供給と、モータジェネレータ１０からの発電電力（回生電力）の充電とが可能である。各電池モジュールは、例えばそのケース内に複数の電池セルが直列に接続されて収容された組電池である。
【００２０】
バッテリ２０は、予め使用（運用）することができる充電率の範囲（運用充電率範囲）が設定されており、この運用充電率範囲内であれば充放電が可能である。運用充電率範囲は、例えばバッテリ２０の耐久性やバッテリ２０を搭載した電気機器が要求する出力，バッテリ２０の運用上の要請等によって定められた電池内部の充電量の変動範囲である。なお、バッテリ２０の充電率はバッテリ２０の電圧Vb（以下、バッテリ電圧Vbという）に対応する。バッテリ電圧Vbは、バッテリ２０に設けられた電圧計２１により検出され、後述の制御装置１に伝達される。
【００２１】
インバータ３０は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と呼ばれる高電圧，大電流に耐え得るトランジスタやサイリスタ等のスイッチング素子を複数内蔵した電力変換装置である。なお、図１では複数のスイッチング素子３１を簡略化している。インバータ３０は、バッテリ２０の電力を動力源として、複数のスイッチング素子３１が後述の制御部４によりスイッチングされることで、モータジェネレータ１０を制御する。
【００２２】
インバータ３０は、バッテリ２０から供給される直流電力を三相交流電力へ変換して、モータジェネレータ１０へ供給することで、モータジェネレータ１０をモータとして作動させる。この場合、複数のスイッチング素子３１は常に交流電流を生成するためにスイッチング制御される。以下、このスイッチング制御をスイッチング出力制御と呼ぶ。スイッチング出力制御では、複数のスイッチング素子３１のオンオフのタイミング（すなわち、各スイッチング素子に電流が流れる時間）が制御されて、モータジェネレータ１０に流れる三相交流が調整される。これにより、モータジェネレータ１０の回転数やトルクを調整することが可能である。
【００２３】
また、インバータ３０は、モータジェネレータ１０が車輪の回転に引きずられて回転している場合（すなわち車両がアクセルオフで走行しているとき）にコンバータとして機能することで、モータジェネレータ１０をジェネレータとして作動させる。すなわち、インバータ３０は、モータジェネレータ１０で回生発電された交流電力（回生電力）を直流電力に変換して、バッテリ２０へ充電する。この場合、複数のスイッチング素子３１は直流電流を生成するためにスイッチング制御される。以下、このスイッチング制御をスイッチング回生制御と呼ぶ。
【００２４】
スイッチング回生制御では、バッテリ２０へ充電される電力量を調整することが可能である。また、スイッチング回生制御により、モータジェネレータ１０の誘起電圧Viがバッテリ２０の電圧Vbよりも低い場合であっても、運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。なお、スイッチング出力制御及びスイッチング回生制御は、従来周知の制御手法であるため、ここではその説明を省略する。
【００２５】
さらにインバータ３０は、モータジェネレータ１０が車輪の回転に引きずられて回転している場合に、モータジェネレータ１０をジェネレータとして作動させず、回生発電を実施しないようにしてもよい。つまりこの状態では、モータジェネレータ１０は惰性回転状態となって回生電力は発生しないため、バッテリ２０への充電も実施されない（回生電力の充電を中止する）。この場合、複数のスイッチング素子３１は回生発電が実施されないタイミングでスイッチング制御される。以下、このスイッチング制御をスイッチング放電制御と呼ぶ。スイッチング放電制御では、複数のスイッチング素子３１のオンオフによる損失に相当するバッテリ２０の電力が消費される。言い換えると、スイッチング放電制御は、バッテリ電圧Vbを低下させるための制御である。
【００２６】
このような各スイッチング制御が実施される場合、複数のスイッチング素子３１には比較的大きな電流が流れているため、複数のスイッチング素子３１は発熱して高温になる。そのため、インバータ３０には複数のスイッチング素子３１を冷却するための冷却装置３２が付設されている。
【００２７】
冷却装置３２は、冷却通路３２ａ上に設けられたウォータポンプ３２ｐとラジエータ３２ｒとを備えている。冷却通路３２ａ内には、ウォータポンプ３２ｐで圧送される冷却媒体が流通し、これにより複数のスイッチング素子３１の熱を吸収する。冷却媒体は、例えば冷却水や冷却オイルである。また、ウォータポンプ３２ｐは、例えばバッテリ２０から供給される電力によって作動する電動ポンプである。ラジエータ３２ｒは、冷却媒体の熱を放熱するための放熱器である。
【００２８】
冷却通路３２ａには、冷却媒体の温度Tc（以下、冷媒温度Tcという）を検出する冷媒温度センサ（温度取得手段）３３ａが設けられている。冷媒温度センサ３３ａで検出された冷媒温度Tcは後述の制御装置１へ伝達される。また、インバータ３０は、複数のスイッチング素子３１の温度Te（以下、素子温度Teという）を検出する素子温度センサ（温度取得手段）３３ｂを内蔵している。素子温度センサ３３ｂで検出された素子温度Teも制御装置１へ伝達される。これら冷媒温度Tc及び素子温度Teは、複数のスイッチング素子３１の温度に相関する相関温度である。
【００２９】
複数のスイッチング素子３１とバッテリ２０とを接続する回路３６には、バッテリ電圧Vbを平滑にするための平滑用コンデンサ３４が接続されている。また、この回路３６には、平滑用コンデンサ３４と並列に接続された抵抗回路３５が設けられている。抵抗回路３５は、スイッチ部３５ｓと抵抗部３５ｒとを備えている。スイッチ部３５ｓは、後述の制御部４によりオンオフ制御されるものであり、抵抗部３５ｒは、スイッチ部３５ｓがオンにされた時（スイッチ部３５ｓの接続時）にバッテリ２０の電力を消費する部分である。
【００３０】
つまり、抵抗回路３５は、制御部４によりスイッチ部３５ｓがオンにされると、バッテリ２０の電力を放電する放電回路である。以下、抵抗回路３５を用いてバッテリ２０を放電する制御を抵抗放電制御と呼ぶ。なお、スイッチ部３５ｓがオフ（切断）の状態では、抵抗回路３５には電流は流れないため、バッテリ２０の電力は放電しない。また、図１では平滑用コンデンサ３４及び抵抗回路３５が何れもインバータ３０に内蔵されているものを例示しているが、これらがインバータ３０とは別体で設けられていてもよく、何れか一方だけがインバータ３０に内蔵され、他方がインバータ３０と別体で設けられていてもよい。
【００３１】
また、車両には、自車両の車速Sを検出する車速センサ４０が設けられ、車速センサ４０で検出された車速Sは制御装置１へ伝達される。さらに車両には、インバータ３０を制御する制御装置１が設けられる。制御装置１は、各種演算処理を実行するＣＰＵ，その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ，ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ，外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えたコンピュータである。
【００３２】
制御装置１は、その入力側に電圧計２１，冷媒温度センサ３３ａ，素子温度センサ３３ｂ及び車速センサ４０が接続されている。また、その出力側に複数のスイッチング素子３１及び抵抗回路３５のスイッチ部３５ｓが接続されている。なお、図１では制御装置１がインバータ３０と別体で設けられているものを例示しているが、制御装置１がインバータ３０に内蔵されていてもよい。
【００３３】
［２．制御構成］
本実施形態に係る制御装置１は、例えばアクセルオフでの走行時にモータジェネレータ１０をジェネレータとして作動させた場合のように、バッテリ２０が過充電されるおそれの高いときに、バッテリ２０を放電するための放電制御を実施する。ここで実施される放電制御とは、上記したスイッチング放電制御及び抵抗放電制御の少なくとも何れか一方である。また、バッテリ２０が過充電されるおそれの高い状態とは、バッテリ電圧Vbがバッテリ２０の上限電圧VMAXに近い状態である。バッテリ２０の上限電圧VMAXは、例えばバッテリ２０の充電率が100％を超えた電圧に対応する。つまり制御装置１は、バッテリ電圧Vbが上限電圧VMAXに近くなると、上記したスイッチング放電制御及び抵抗放電制御のうち少なくとも何れか一方を実施する。
【００３４】
このような制御を実施するために、制御装置１には誘起電圧取得部２，判定部３及び制御部４が設けられる。これらの各要素は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
【００３５】
誘起電圧取得部（誘起電圧取得手段）２は、モータジェネレータ１０をジェネレータとして作動させた場合にモータジェネレータ１０に発生し得る誘起電圧Viを取得するものである。ここでは、少なくともアクセルオフでの走行時に、誘起電圧Viが取得される（常時取得されてもよい）。誘起電圧取得部２は、例えば車速センサ４０で検出された車速Sからモータジェネレータ１０の回転数Nmを算出し、モータ回転数Nmから誘起電圧Viを演算して取得する。なお、誘起電圧Viの取得方法は特に限定されず、例えばモータ回転数Nmを検出する検出部を設けて、検出されたモータ回転数Nmから演算してもよい。このモータ回転数Nmを検出する検出部は、モータジェネレータ１０に備えられていてもよい。誘起電圧Viは、検出されたモータ回転数Nmに誘起電圧定数を乗算することにより取得される。なお、モータ回転数Nmの単位を［rpm］とした場合、誘起電圧定数の単位は［V(rms)/rpm］となる。誘起電圧取得部２で取得された誘起電圧Viは、判定部３へ伝達される。
【００３６】
判定部３は、ここでは以下の四つの判定をこの順に実施するものである。判定部３は、第一の判定として、回生発電を実施する必要があるか否かを判定する。この判定では、電圧計２１で検出されたバッテリ電圧Vbを所定電圧Vthと比較する。そして、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vth未満のときは回生発電が必要であると判定し、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vth以上のときは回生発電が不要であると判定する。なお、所定電圧Vthは、バッテリ２０の上限電圧VMAXよりも低い値に設定されている。
【００３７】
判定部３は、第一の判定で回生発電が不要であると判定した場合は、次いで第二の判定を実施する。また、判定部３は、第一の判定で回生発電が必要であると判定した場合は、さらにドライバの減速要求があるか否かを判定し、減速要求がある場合に上記したスイッチング回生制御を実施すると判定し、減速要求がない場合はスイッチング回生制御を実施しないと判定する。減速要求の有無は、例えばブレーキペダルの踏込みの有無により判断する。なお、ここではそのスイッチング回生制御に関する説明は省略する。
【００３８】
判定部３は、第二の判定として、インバータ３０を無制御の状態にしたときにモータジェネレータ１０からバッテリ２０へ電流が流れる可能性があるか否かを判定する。インバータ３０を無制御の状態にするとは、複数のスイッチング素子３１のスイッチングをオフにする（つまり、何れのスイッチング制御も実施しない）状態である。
【００３９】
モータジェネレータ１０が車輪の回転に引きずられて高速で回転すると、誘起電圧Viがバッテリ電圧Vbよりも高くなり、モータジェネレータ１０からインバータ３０のダイオード（図示略）を介してバッテリ２０へ電流が流れることがあり、意図せずバッテリ２０が充電されてしまうおそれがある。反対に、誘起電圧Viがバッテリ電圧Vbよりも低いときは、インバータ３０が無制御であってもモータジェネレータ１０からバッテリ２０へ電流が流れることはない。
【００４０】
そこで、判定部３は、第二の判定において、電圧計２１で検出されたバッテリ電圧Vbと誘起電圧取得部２で取得された誘起電圧Viとを比較する。そして、誘起電圧Viがバッテリ電圧Vb以上のときはバッテリ２０へ電流が流れる可能性があると判定し、誘起電圧Viがバッテリ電圧Vb未満のときはバッテリ２０へ電流が流れる可能性はないと判定する。判定部３は、第二の判定で電流が流れる可能性があると判定した場合は、次いで第三の判定を実施する。なお、第二の判定で電流が流れる可能性はないと判定した場合は、複数のスイッチング素子３１は制御されず、次の第三の判定も実施しない。
【００４１】
判定部３は、第三の判定として、放電制御を実施する必要があるか否かを判定する。この判定では、電圧計２１で検出されたバッテリ電圧Vbをバッテリ２０の上限電圧VMAXと比較する。そして、バッテリ電圧Vbが上限電圧VMAX未満のときは、放電制御は不要であると判定し、バッテリ電圧Vbが上限電圧VMAX以上のときは、放電制御を実施する必要があると判定する。判定部３は、第三の判定で放電制御を実施する必要があると判定した場合は、最後に第四の判定を実施する。なお、第三の判定で放電制御が不要であると判定した場合は、複数のスイッチング素子３１は制御されず、次の第四の判定も実施しない。
【００４２】
判定部３は、第四の判定として、スイッチング放電制御を実施するか否かを判定する。この判定では、冷媒温度センサ３３ａで検出された冷媒温度Tc及び素子温度センサ３３ｂで検出された素子温度Teを、それぞれ所定温度Tthと比較する。そして、冷媒温度Tc及び素子温度Teの何れも所定温度Tth未満のときにスイッチング放電制御を実施すると判定し、冷媒温度Tc及び素子温度Teの何れか一方が所定温度Tth以上のときにスイッチング放電制御は実施しないと判定する。
【００４３】
複数のスイッチング素子３１は、スイッチングされることで発熱して高温になる。高温状態でスイッチング放電制御を実施すると、複数のスイッチング素子３１がオーバーヒートして焼損するおそれがある。そこで、第四の判定では、複数のスイッチング素子３１が正常に動作し得る温度を所定温度Tthとして設定し、この所定温度Tthと冷媒温度Tc及び素子温度Teとを比較することで、このような事態を防止している。
【００４４】
本実施形態では、まず素子温度Teと所定温度Tthとを比較し、素子温度Teが所定温度Tth以上であれば、スイッチング放電制御は実施しないと判定する。一方、素子温度Teが所定温度Tth未満のときは、さらに冷媒温度Tcと所定温度Tthとを比較する。そして、冷媒温度Tcが所定温度Tth以上であればスイッチング放電制御は実施しないと判定し、冷媒温度Tcが所定温度Tth未満であればスイッチング放電制御を実施すると判定する。つまり、第四の判定を二段階で実施する。判定部３での第四の判定の判定結果は、制御部４へ伝達される。
【００４５】
制御部（制御手段）４は、判定部３での判定結果に基づいて、スイッチング放電制御及び抵抗放電制御の少なくとも一方を実施する。制御部４は、判定部３からスイッチング放電制御を実施するという判定結果が伝達された場合に、複数のスイッチング素子３１を切り換えてスイッチング放電制御を実施する。つまり、素子温度Te及び冷媒温度Tcが何れも所定温度Tthよりも低く、複数のスイッチング素子３１が高温状態でない場合は、制御部４はスイッチング放電制御を実施する。これにより、バッテリ２０の電力が消費されてバッテリ２０が放電されるとともに、回生発電が中止されるため、バッテリ電圧Vbが低下する。なお、判定部３からスイッチング放電制御を実施するという判定結果が伝達された場合に、抵抗放電制御を併せて実施してもよい。これにより、速やかにバッテリ２０を放電することができる。
【００４６】
一方、制御部４は、判定部３からスイッチング放電制御を実施しないという判定結果が伝達された場合に、スイッチング放電制御を停止して抵抗放電制御を実施する。つまり、素子温度Te及び冷媒温度Tcの何れか一方が所定温度Tth以上の場合は、制御部４はスイッチング放電制御の代わりに抵抗放電制御を実施する。具体的には、複数のスイッチング素子３１のスイッチングを停止し、抵抗回路３５のスイッチ部３５ｓをオン状態とする。これにより、抵抗回路３５に電流が流れ、抵抗部３５ｒにおいてバッテリ２０の電力が消費されてバッテリ２０が放電され、バッテリ電圧Vbが低下する。
【００４７】
なお、制御部４が抵抗放電制御を実施しているときは、複数のスイッチング素子３１のスイッチングを停止するため、モータジェネレータ１０の誘起電圧Viがバッテリ電圧Vbよりも高くなるとバッテリ２０へ電流が流れ、バッテリ２０に回生電力が充電されることがある。一方、制御部４が抵抗放電制御を実施しているときは、抵抗部３５ｒにおいてバッテリ２０へ充電される回生電力が放電される。そのため、抵抗部３５ｒは回生電力が充電されたとしても、回生電力の少なくとも一部を消費できる程度の抵抗値を有していればよい。
以下の表１に、判定部３での判定結果に応じた制御部４での制御内容を示す。
【００４８】
【表１】
2014183662.tif 000003
【００４９】
［３．フローチャート］
次に、図２を用いて制御装置１で実行される制御の手順の例を説明する。図２のフローチャートは、アクセルオフでの走行中（すなわち、モータジェネレータ１０が車輪の回転に引きずられて回転している状態）に、所定の周期で実行される。
【００５０】
図２に示すように、ステップＡ１０では、電圧計２１によりバッテリ２０の電圧Vbが検出され、続くステップＡ２０では、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vth未満であるか否かが判定される。この判定は、上記の第一の判定に対応する。バッテリ電圧Vbが所定電圧Vth未満の場合は、バッテリ２０は積極的に電力を充電したい状態であり、放電制御を実施する必要はない。そのため、この場合は、ステップＡ１１５へ進み、減速要求の有無を判定する。減速要求が有る場合はステップＡ１２０へ進み、スイッチング回生制御が実施されて、このフローをリターンし、減速要求がない場合はそのままこのフローをリターンする。一方、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vth以上の場合は、ステップＡ３０へ進み、誘起電圧取得部２においてモータジェネレータ１０の誘起電圧Viが取得される。
【００５１】
ステップＡ４０では、誘起電圧Viがバッテリ電圧Vb以上であるか否が判定される。この判定は、上記の第二の判定に対応する。誘起電圧Viがバッテリ電圧Vbよりも低いときは、モータジェネレータ１０からバッテリ２０へ自然に電流が流れることはないため、バッテリ２０が意図せず充電されるような事態は発生しない。そのため、この場合はバッテリ２０を放電する必要はなく、フローがリターンされる。一方、誘起電圧Viがバッテリ電圧Vb以上のときは、モータジェネレータ１０からバッテリ２０へ電流が流れる可能性があるため、続くステップＡ５０の判定を実施する。
【００５２】
ステップＡ５０では、バッテリ電圧Vbがバッテリ２０の上限電圧VMAX以上であるか否かが判定される。この判定は、上記の第三の判定に対応する。バッテリ電圧Vbがバッテリ２０の上限電圧VMAX以上のときは、バッテリ２０の過充電を防止するためにバッテリ電圧Vbを低下させる必要があるため、ステップＡ６０以降の放電制御に関する処理が行われる。一方、バッテリ電圧Vbが上限電圧VMAX未満のときは、バッテリ２０の充電量に多少の余裕があるため、放電制御は実施せず、フローがリターンされる。
【００５３】
ステップＡ６０では、素子温度センサ３３ｂにより素子温度Teが検出され、ステップＡ７０では素子温度Teが所定温度Tth未満であるか否かが判定される。素子温度Teが所定温度Tth未満のときは、続くステップＡ８０において冷媒温度センサ３３ａにより冷媒温度Tcが検出される。そして、冷媒温度Tcが所定温度Tth未満であるか否かが判定される。これらステップＡ７０及びステップＡ９０の判定は、上記の第四の判定に対応する。
【００５４】
素子温度Te及び冷媒温度Tcの何れも所定温度Tth未満のときは、ステップＡ１００へ進んで、スイッチング放電制御が実施され、フローをリターンする。一方、素子温度Te及び冷媒温度Tcの何れか一方でも所定温度Tth以上であれば、ステップＡ１１０へ進んで、抵抗放電制御が実施され、フローをリターンする。
【００５５】
［４．効果］
したがって、本実施形態に係る車両の制御装置１によれば、複数のスイッチング素子３１の温度に相関する相関温度（ここでは、素子温度Te及び冷媒温度Tc）が所定温度Tth以上の場合は、スイッチング放電制御は実施されずに抵抗放電制御が実施されるため、複数のスイッチング素子３１の高温化を抑制することができ、インバータ３０を保護することができる。また、スイッチング放電制御及び抵抗放電制御の少なくとも何れか一方を実施することにより、バッテリ２０の電力を消費してバッテリ２０の電圧Vb（充電率）や回生時のバッテリ２０への充電速度を調整して、バッテリ２０を適切な状態にすることができる。
【００５６】
また、バッテリ電圧Vbが高い場合に、スイッチング放電制御及び抵抗放電制御の少なくとも何れか一方が実施されるため、バッテリ２０の電力が消費されて過充電を防止することができる。これにより、バッテリ２０を適切な状態に維持することが可能である。
【００５７】
また、誘起電圧取得部２により取得されたモータジェネレータ１０の誘起電圧Viがバッテリ電圧Vb以上の場合に、スイッチング放電制御及び抵抗放電制御の少なくとも一方が実施されるため、モータジェネレータ１０からバッテリ２０へ電流が流れる可能性がある場合であっても、バッテリ２０の過充電を確実に防止することができる。
【００５８】
また、制御部４が、スイッチング放電制御においてバッテリ２０への回生電力の充電を中止する場合は、バッテリ電圧Vbを確実に低下させることができる。つまり、複数のスイッチング素子３１をスイッチングすることでバッテリ２０の電力を消費するだけでなく、スイッチングのタイミングを調整して回生電力がバッテリ２０に充電されないようにすることで、放電のみを実施することができる。そのため、バッテリ２０の過充電をより確実に防止することができる。
【００５９】
また、複数のスイッチング素子３１の相関温度として素子温度Teを用いることで、正確な温度情報に基づいた制御を実施することができる。
【００６０】
一方、複数のスイッチング素子３１の相関温度として冷媒温度Tcを用いることで、放電制御のハンチングを防ぐことができる。例えば、複数のスイッチング素子３１が発熱して所定温度Tth以上となったときに、冷媒温度Tcが低温であるような場合を考えると、複数のスイッチング素子３１は冷却装置３２により冷やされて所定温度Tthをすぐに下回ることがある。このような場合に、冷媒温度Tcを相関温度として用いれば、複数のスイッチング素子３１が冷却された後の温度を予測することができ、スイッチング放電制御と抵抗放電制御とが短時間で切り換えられるような制御ハンチングを防ぐことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、相関温度として素子温度Te及び冷媒温度Tcの両方を用いているため、複数のスイッチング素子３１の正確な温度情報を取得することができるとともに、制御ハンチングも防ぐことができる。
【００６２】
また、本実施形態では、バッテリ電圧Vbがバッテリ２０の上限電圧VMAX以上となったときに放電制御を実施するため、できるだけバッテリ電圧Vbを高い状態（バッテリ２０を満充電に近い状態）にしておくことができる。バッテリ２０の充電率は車両の走行可能距離に直接関わるため、走行可能距離を長くするという観点からは、バッテリ２０の充電率（バッテリ電圧Vb）は高い方が好ましい。そのため、バッテリ電圧Vbが上限電圧VMAX以上となって初めて放電制御を実施することで、過充電を防止しながら、できるだけ長い走行可能距離を確保することができる。
【００６３】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態では、バッテリ２０が過充電されるおそれの高いとき（すなわち、バッテリ電圧Vbがバッテリ２０の上限電圧VMAX以上のとき）に放電制御を実施しているが、バッテリ２０の過充電を確実に防止するために、バッテリ電圧Vbが上限電圧VMAXよりも低い所定電圧Vth′以上のときに放電制御を実施してもよい。つまり、判定部３による第一の判定（図２のステップＡ２０）を省略してもよい。なお、この所定電圧Vth′は、上記の所定電圧Vthと同一であってもよいし、異なる値に設定されていてもよい。
【００６４】
また、バッテリ電圧Vbが上限電圧VMAXよりも低い所定電圧Vth′以上のときに放電制御を実施することにすれば、誘起電圧取得部２を省略して、判定部３による第二の判定（図２のステップＡ４０）を省略することも可能である。つまり、バッテリ２０が満充電（上限電圧VMAX）に達する前に余裕を持って放電制御を実施するようにすることで、意図しないバッテリ２０への充電があったとしても、バッテリ２０の過充電を防止することができる。また、誘起電圧取得部２を省略することで制御構成を簡略化することができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、スイッチング放電制御を実施し得るか否かの判断において、素子温度Te及び冷媒温度Tcをそれぞれ所定温度Tthと比較しているが、何れか一方の温度を複数のスイッチング素子３１の相関温度として用いてもよい。つまり、判定部３による第四の判定を二段階で行わなくてもよい。この場合、温度センサは一つでよいためコストを削減することができる。また、複数のスイッチング素子３１の相関温度を、素子温度Te及び冷媒温度Tc以外の温度（例えば、インバータ３０自体の温度等）としてもよい。
【００６６】
以上の内容を反映させた最もシンプルなフローチャートを図３に示す。図３において、図２のフローチャートと同一の符号の付いたステップは、上記した実施形態と同一の処理が行われる。
図３に示すように、ステップＡ１０では、電圧計２１によりバッテリ電圧Vbが検出され、続くステップＡ５５では、このバッテリ電圧Vbが所定電圧Vth′以上であるか否かが判定される。この所定電圧Vth′は、バッテリ２０の上限電圧VMAXよりも低い値である。バッテリ電圧Vbが所定電圧Vth′未満であれば、ステップＡ１１５へ進んで減速要求の有無が判断され、減速要求が有る場合にはステップＡ１２０へ進み、減速要求がない場合はこのフローをリターンする。ステップＡ１２０ではスイッチング回生制御が実施され、このフローをリターンする。一方、バッテリ電圧Vbが所定電圧Vth′以上であれば、ステップＡ６０へ進んで、相関温度として素子温度Teが検出される。
【００６７】
そして、ステップＡ７０では、素子温度Teが所定温度Tth未満であるか否かが判定される。素子温度Teが所定温度Tth未満のときはステップＡ１００へ進み、スイッチング放電制御が実施されてこのフローをリターンする。一方、素子温度Teが所定温度Tth以上のときはステップＡ１１０へ進み、抵抗放電制御が実施されてこのフローをリターンする。このように、第一の判定及び第二の判定を省略しても、上記実施形態と同様、インバータ３０を保護しながら、バッテリ２０を適切な状態とすることができる。
なお、図３のステップＡ６０及びステップＡ７０に代えて、図２のステップＡ８０及びステップＡ９０を実施してもよい。すなわち、相関温度として素子温度Teの代わりに冷媒温度Tcを用いてもよい。
【００６８】
また、バッテリ２０の過充電を防止するためではなく、バッテリ２０の寿命を長くすることができるバッテリ電圧Vb（バッテリ２０の充電率）に保持するために放電制御を実施してもよい。つまり、バッテリ２０の寿命を長くするという観点から見たときに最も適したバッテリ電圧Vbになるように、上記の放電制御を実施してもよい。あるいは、バッテリ電圧Vbの大小にかかわらず、バッテリ２０への充電速度を所望の速度とするために放電制御を実施してもよい。すなわち、図２のフローチャートのステップＡ２０及びステップＡ５０や図３のフローチャートのステップＡ５５を省略してもよく、バッテリ２０の状態をチェックして、それに応じて放電制御を実施してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、素子温度Te及び冷媒温度Tcを、同一の所定温度Tthとそれぞれ比較しているが、素子温度Teと比較する第一所定温度Tth1と、冷媒温度Tcと比較する第二所定温度Tth2とを別の温度にしてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、制御部４がスイッチング放電制御を実施するときに、複数のスイッチング素子３１を回生発電が実施されないタイミングでスイッチングする場合を説明しているが、スイッチングのタイミングはこれに限られない。少なくとも、複数のスイッチング素子３１がスイッチングされることでバッテリ２０の電力を消費するため、これ以外のタイミング（例えば、回生発電が実施されないタイミングから僅かにずれたタイミング）でスイッチングされてもよい。この場合であっても、バッテリ２０の電力を消費してバッテリ電圧Vbを低下させることができるため、バッテリ２０を適切な状態に制御することが可能である。
【００７１】
また、抵抗放電制御において、抵抗回路３５のスイッチ部３５ｓを間欠的にオンオフ制御することで、断続的に放電させることが可能であるため、抵抗部３５ｒは抵抗値の小さいものであってもよい。
また、冷却装置３２の構成は一例であって、上記したものに限定されない。例えば、インバータ３０を冷却する冷却装置を設け、間接的に複数のスイッチング素子３１を冷却してもよい。
【００７２】
また、モータジェネレータ１０の代わりに、モータとジェネレータとが別体で車両に搭載されていてもよい。
さらに上記実施形態では電気自動車に本制御装置１が適用された例を説明したが、モータとエンジンとを動力源とするハイブリッド車に本制御装置１を適用することも当然可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  制御装置
２  誘起電圧取得部（誘起電圧取得手段）
３  判定部
４  制御部（制御手段）
１０  モータジェネレータ（回転電機）
２０  バッテリ
２１  電圧計
３０  インバータ
３１  複数のスイッチング素子
３２  冷却装置
３２ａ  冷却通路
３３ａ  冷媒温度センサ（温度取得手段）
３３ｂ  素子温度センサ（温度取得手段）
３５  抵抗回路
３５ｓ  スイッチ部
３５ｒ  抵抗部
【図１】
2014183662.tif 000004
【図２】
2014183662.tif 000005
【図３】
2014183662.tif 000006