(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数の電動機と、
車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数のインバータと、を備え
前記複数の電動機のうち、車両の進行方向前方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向後方のインバータと接続され、前記複数の電動機のうち車両の進行方向後方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向前方のインバータと接続され、
前記複数のインバータの各々は、当該インバータを構成する各相のデバイスパッケージが、１つの冷却機構部に対して車両の進行方向に並列に配置されている、
車両駆動システム。
【請求項２】
前記車両の進行方向前方に配置されたインバータは、前記車両の進行方向後方に配置されたインバータよりも大きい駆動電流を出力する、
請求項１に記載の車両駆動システム。
【請求項３】
前記複数のインバータの素子が１つの冷却機構部に配置されている、
請求項１又は２に記載の車両駆動システム。
【請求項４】
前記複数の電動機と同一の数の前記インバータの素子が、１つの冷却機構部に配置されている、
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の車両駆動システム。
【請求項５】
前記電動機への入力電流に基づいて、前記電動機の温度を示す温度情報を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記電動機の前記温度情報で示される温度が、予め定められた閾値を超えた場合に、前記電動機に出力する電流を制限又は遮断する制御手段と、
をさらに備える請求項１乃至４のいずれか１つに記載の車両駆動システム。
【請求項６】
車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数の電動機と、車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数のインバータと、を有し、前記複数の電動機のうち、車両の進行方向前方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向後方のインバータと接続され、前記複数の電動機のうち車両の進行方向後方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向前方のインバータと接続され、前記複数のインバータの各々は、当該インバータを構成する各相のデバイスパッケージが１つの冷却機構部に対して車両の進行方向に並列に配置されている車両駆動システム、
を有する電気車両。
【請求項７】
前記車両の進行方向前方に配置されたインバータは、前記車両の進行方向後方に配置されたインバータよりも大きい駆動電流を出力する、
請求項６に記載の車両駆動システムを有する電気車両。
【請求項８】
前記複数のインバータの素子が１つの冷却機構部に配置されている、
請求項６又は７に記載の車両駆動システムを有する電気車両。
【請求項９】
前記複数の電動機と同一の数の前記インバータの素子が、１つの冷却機構部に配置されている請求項６乃至８のいずれか１つに記載の車両駆動システムを有する電気車両。
【請求項１０】
前記電動機への入力電流より前記電動機の温度を示す温度情報を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記電動機の前記温度情報で示される温度が、予め定められた閾値を超えた場合に、前記電動機に出力する電流を制限又は遮断する制御手段と、
をさらに備える請求項６乃至９のいずれか１つに記載の車両駆動システムを有する電気車両。
【請求項１１】
車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数の電動機と、
車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数のインバータと、を備え、
前記複数の電動機のうち、車両の進行方向前方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向後方のインバータと接続され、前記複数の電動機のうち車両の進行方向後方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向前方のインバータと接続され、
前記複数のインバータの各々は、当該インバータを構成する各相のデバイスパッケージが、１つの冷却機構部に対して車両の進行方向に並列に配置されている、
電気車制御装置。
【請求項１２】
車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数の電動機と、車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数のインバータと、を有し、前記複数の前記電動機のうち、車両の進行方向前方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向後方のインバータと接続され、前記複数の電動機のうち車両の進行方向後方の電動機は、前記複数のインバータのうち車両の進行方向前方のインバータと接続され、前記複数のインバータの各々は、当該インバータを構成する各相のデバイスパッケージが１つの冷却機構部に対して車両の進行方向に並列に配置されている電気車制御装置、
を備える電気車両。
【請求項１３】
車両の進行方向に沿って当該車両に複数配置される電動機と接続する電気車制御装置であって、
前記車両の進行方向に沿って当該車両に複数配置されると共に、複数の前記電動機の各々と接続され、接続先の前記電動機と前記進行方向における配置順序が逆方向であるインバータと、
前記インバータと熱伝導可能に接続された空気冷却機構部と、
を備え、
前記複数のインバータの各々は、当該インバータを構成する各相のデバイスパッケージが、前記冷却機構部に対して車両の進行方向に並列に配置されている、
車両駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両駆動システム、電気車制御装置、車両駆動システムを有する電気車両、及び電気車制御装置を有する電気車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄道車両駆動システムでは、主電動機として誘導電動機が用いられていた。当該誘導電動機を駆動させる場合、誘導電動機で発熱が生じるために冷却機構で冷却する必要がある。
【０００３】
また、近年、車両駆動システムとして、永久磁石同期電動機を利用することが提案されている。この永久磁石同期電動機は、従来の誘導電動機と比較して、エネルギを効率的に利用することが可能である。このため、発熱量を低減できるため軽量化することが容易となる。
【０００４】
このような永久磁石同期電動機は、それぞれの永久磁石同期電動機の回転子の回転に合わせてＶＶＶＦインバータから電圧を与えて制御する必要がある。そこで、各永久磁石同期電動機に対応する個別の制御が必要となるため、永久磁石同期電動機の各１台に専用のＶＶＶＦインバータを配置する必要がある。さらに、それぞれのＶＶＶＦインバータを制御するゲート制御装置を備える必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１３４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術においては、永久磁石同期電動機を用いた場合でも、多くの半導体素子を備え付ける必要があることから、冷却性能の向上が要求されることになる。
【０００７】
このように、永久磁石同期電動機、誘導電動機を問わず、駆動時の発熱が激しいため、半導体素子等の信頼性が低下し、電気車両の走行に支障をきたす恐れがあるという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、半導体素子への冷却性能を向上し、電気車両の走行の信頼性を向上することができる車両駆動システム、電気車制御装置、車両駆動システムを有する電気車両、及び電気車制御装置を有する電気車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の車両駆動システムは、複数の電動機と、複数のインバータと、を備える。複数の電動機は、車両の進行方向に沿って当該車両に配置される。複数のインバータは、車両の進行方向に沿って当該車両に配置される。複数の電動機のうち、車両の進行方向前方の電動機は、複数のインバータのうち車両の進行方向後方のインバータと接続され、複数の電動機のうち車両の進行方向後方の電動機は、複数のインバータのうち車両の進行方向前方のインバータと接続され、前記複数のインバータの各々は、当該インバータを構成する各相のデバイスパッケージが、１つの冷却機構部に対して車両の進行方向に並列に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる車両駆動システムの接続関係を示した図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる車両駆動システムの回路構成を示した図である。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかる車両駆動システムにおける半導体素子デバイスパッケージの等価回路を示した図である。
【図４】図４は、第１の実施形態にかかる電気車制御装置に含まれる制御構成を示した図である。
【図５】図５は、第２の実施形態にかかる車両駆動システムの接続関係を示した図である。
【図６】図６は、第３の実施形態にかかる車両駆動システムの接続関係を示した図である。
【図７】図７は、第４の実施形態にかかる車両駆動システムの接続関係を示した図である。
【図８】図８は、第５の実施形態にかかる電気車制御装置に含まれる制御構成を示した図である。
【図９】図９は、過温度として検出される基準温度Ｔd及びＴcと、トルク出力のための係数Ｋとの関係を示した図である。
【図１０】図１０は、第６の実施形態にかかる車両駆動システムの接続関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる車両駆動システム１００の接続関係を示した図である。図１に示す例では、電気車制御装置１２４には、４台のＶＶＶＦインバータを含んだ４ｉｎ１インバータユニット１０１を含む例とする。本実施形態にかかる４ｉｎ１インバータユニット１０１は、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを含んでいるが、４台のＶＶＶＦインバータを含むことに制限するものではない。
【００１２】
また、本実施形態にかかる車両駆動システム１００は、線路上を移動するための車輪１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを備えている。そして、車両駆動システム１００は、車輪１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを回転させるための永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを備えている。図１に示される永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、車両の進行方向に沿って車両駆動システム１００に配置されている。
【００１３】
永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、それぞれ個別制御を行う必要がある。そこで、本実施形態にかかる車両駆動システム１００では、永久磁石同期電動機毎に、個別の制御のためのインバータを備えている。つまり、本実施形態では、４台の永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの各々と接続する４台のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを備えている。図１に示されるように、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは、車両の進行方向に沿って配置されている。
【００１４】
本実施形態にかかる車両駆動システム１００では、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを、接続先の永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと進行方向における配置順序を逆方向とした。つまり、車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数の永久磁石同期電動機と、車両の進行方向に沿って当該車両に配置される複数のＶＶＶＦインバータにおいて、複数の永久磁石同期電動機のうち、車両の進行方向前方の永久磁石同期電動機は、複数のＶＶＶＦインバータのうち車両の進行方向後方のＶＶＶＦインバータと接続し、複数の永久磁石同期電動機のうち車両の進行方向後方の永久磁石同期電動機は、複数のＶＶＶＦインバータのうち車両の進行方向前方のＶＶＶＦインバータと接続する。
【００１５】
このとき、車両が線路上を走行する際に、車両の進行方向の前側が軽くなり、進行方向の後ろ側が重くなり、車両の前側の車輪が空転しやすくなっていることを防止するため、車両を走行する際に、進行方向の前側の車輪のトルクを小さくし、進行方向の後ろ側の車輪のトルクを大きくする制御をしている。つまり、前側の車輪の空転を抑止する制御のために、電気車制御装置は、進行方向の前側の車輪を回転させる永久磁石同期電動機と接続されるＶＶＶＦインバータに対して小さな電流を流す一方、進行方向の後側の車輪を回転させる永久磁石同期電動機と接続されるＶＶＶＦインバータに対して、前側より大きな電流を流す。
【００１６】
また、このような構成にすることによって、車両の走行風を利用した冷却機構部を有する際は、進行方向前方側のより冷却効果の高い新鮮な冷却風が、電流通流量の多い進行方向前方のＶＶＶＦインバータを流れ、電流通流量が進行方向前方より小さい進行方向後方のＶＶＶＦインバータに、冷却効果のある冷却風が流れることになる。そのため、より大きな電流を流す必要があるＶＶＶＦインバータについて、車両走行風により高い冷却効果を得られる。
【００１７】
例えば、図１に示す例において、進行方向１５１の場合に、永久磁石同期電動機１０２ｄのトルクが最も大きくなるように、永久磁石同期電動機１０２ｄと接続されたＶＶＶＦインバータ１２１ｄが出力する駆動電流（Ｉ4）は、他のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが出力する駆動電流（Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3）より高くする必要がある。そして、本実施形態では、出力する駆動電流が高いＶＶＶＦインバータ１２１ｄは、車両走行風１６１等のため、最も高い冷却効果を得られる。これにより、永久磁石同期電動機１０２ｄを駆動するＶＶＦインバータ１２１ｄの素子Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４の発熱を抑えることが可能となる。
【００１８】
進行方向１５２の場合に、永久磁石同期電動機１０２ａのトルクが最も大きくなるように、永久磁石同期電動機１０２ａと接続されたＶＶＶＦインバータ１２１ａが出力する電流（Ｉ1）は、他のＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄが出力する駆動電流（Ｉ2、Ｉ3、Ｉ4）より高くする必要がある。そして、本実施形態では、出力する駆動電流が高いＶＶＶＦインバータ１２１ａは車両走行風１６２等のため、最も高い冷却効果を得られる。これにより、永久磁石同期電動機１０２ａを駆動するＶＶＦインバータ１２１ｄの素子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の発熱を抑えることが可能となる。
【００１９】
図２は、第１の実施形態にかかる車両駆動システム１００の回路構成を示した図である。図２に示すように、車両駆動システム１００は、集電装置１０４と、電気車制御装置１２４と、永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと、車輪１１２と、を備えている。
【００２０】
本実施形態の電気車制御装置１２４の回路構成は、４ｉｎ１インバータユニット１０１の直流側に、集電装置１０４と、高速遮断器１０５と、充電抵抗用短絡接触器１０６と、充電抵抗器１０７と、開放用接触器１０８と、フィルタリアクトル１０９と、過電圧抑制抵抗器１１０と、過電圧抑制用スイッチング素子１１１とを備え、車輪１１２に接続されている。
【００２１】
そして、集電装置１０４は、高速遮断器１０５と接続され、高速遮断器１０５を介して電気車制御装置１２４に電力を供給する。
【００２２】
高速遮断器１０５は、充電抵抗用短絡接触器１０６と接続される。充電抵抗用短絡接触器１０６は、充電抵抗器１０７と並列に接続されると共に、開放用接触器１０８と接続される。開放用接触器１０８は、フィルタリアクトル１０９と接続されている。
【００２３】
フィルタリアクトル１０９は、４ｉｎ１インバータユニット１０１の一端と接続される。なお、４ｉｎ１インバータユニット１０１の他の一端は、車輪１１２と接続される。
【００２４】
過電圧抑制用直流回路１１４は、過電圧抑制抵抗器１１０と、過電圧抑制用スイッチング素子１１１と、を備える。そして、過電圧抑制用直流回路１１４の一方の端子側は、フィルタリアクトル１０９と、４ｉｎ１インバータユニット１０１とに接続されている。そして、過電圧抑制用直流回路１１４の他方の端子側は、４ｉｎ１インバータユニット１０１と車輪１１２との間に接続される。
【００２５】
フィルタコンデンサ１１３は、過電圧抑制用直流回路１１４と、４ｉｎ１インバータユニット１０１との間に、過電圧抑制用直流回路１１４及び４ｉｎ１インバータユニット１０１と並列に接続されている。
【００２６】
また、電気車制御装置１２４は、４ｉｎ１インバータユニット１０１の交流側に、モータ開放用接触器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄと、電流センサ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄと、を備える。
【００２７】
４ｉｎ１インバータユニット１０１の交流側において、電流センサ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄは、３相線上に設けられている。そして、４ｉｎ１インバータユニット１０１の交流側は、モータ開放用接触器１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを介して、４つの永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと接続されている。
【００２８】
４ｉｎ１インバータユニット１０１は、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｃ、及びＶＶＶＦインバータ１２１ｄで構成される。また、図２に示されるように、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｃ、及びＶＶＶＦインバータ１２１ｄは、並列に接続されている。
【００２９】
ＶＶＶＦインバータ１２１ａは、Ｕ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ａ、Ｖ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｂ、Ｗ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｃで構成されている。そして、ＶＶＶＦインバータ１２１ａに含まれるＵ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ａ、Ｖ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｂ、及びＷ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｃは、並列に接続されている。なお、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ〜１２１ｄも、ＶＶＶＦインバータ１２１ａと同様の構成を備えているものとして、説明を省略する。
【００３０】
また、電気車制御装置１２４は、駆動中に、４ｉｎ１インバータユニット１０１内で１台のＶＶＶＦインバータ（１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ又は１２１ｄ）が故障を（図示しない）制御装置が検知した場合、高速遮断器１０５を開放する。これにより、４台の全てのＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄが開放される。
【００３１】
また、電気車制御装置１２４の駆動中に、（図示しない）直流電圧センサが、架線電圧の変動などにより４ｉｎ１インバータユニット１０１に供給される直流電力が過大になったと検知した場合、（図示しない）制御装置により過電圧抑制用スイッチング素子１１１を点弧させ、過大分の直流電力を過電圧抑制抵抗器１１０で消費させる。本実施形態では、直流電圧センサの出力により過電圧抑制用スイッチング素子１１１の点弧、消弧状態を制御する。
【００３２】
次に、本実施形態の電気車制御装置１２４における処理の流れについて説明する。まず、架線直流電力は、集電装置１０４を介して電気車制御装置１２４に供給される。電気車制御装置１２４に供給された直流電力は、高速遮断器１０５、充電抵抗器１０７、開放用接触器１０８、及びフィルタリアクトル１０９を通って、フィルタコンデンサ１１３に供給される。なお、高速遮断器１０５及び開放用接触器１０８は、投入されているものとする。この段階では、充電抵抗短絡用接触器１０６の投入はされていない。
【００３３】
電気車制御装置１２４では、フィルタコンデンサ１１３に直流電流が流れ、十分な電荷が蓄積された場合、充電抵抗短絡用接触器１０６が投入される。そして、架線からの直流電力は、高速遮断器１０５、充電抵抗用短絡接触器１０６、開放用接触器１０８、フィルタリアクトル１０９を通って、４ｉｎ１インバータユニット１０１に供給される。
【００３４】
インバータ用のフィルタコンデンサ１１３に十分に充電された後に、４ｉｎ１インバータユニット１０１に架線直流電力が供給された場合、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄのＵ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ａ、Ｖ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｂ、Ｗ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｃに収納されている半導体素子に直流電力が供給される。
【００３５】
送られた直流電力は、Ｕ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ａ、Ｖ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｂ、及びＷ相半導体素子デバイスパッケージ１２２ｃのスイッチングによって交流電力に変換される。変換された交流電力は、４つの永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄに供給される。これにより、永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの駆動が開始される。
【００３６】
本実施形態において、例えば、４ｉｎ１インバータユニット１０１に１５００Ｖの架線電圧が印加される場合、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｃ、及びＶＶＶＦインバータ１２１ｄにも同様の１５００Ｖの電圧が印加される。１５００Ｖの電圧がＶＶＶＦインバータ１２１ａ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｃ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｄのそれぞれに印加された場合、その電圧に見合う電流が永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄに流れる。これにより、永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄが駆動する。
【００３７】
このように永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、４ｉｎ１インバータユニット１０１の半導体素子の直流電力を、交流電力に変換する電力変換行為により駆動可能な状態となる。このような電力変換の際、電力変換損失が発生する。電力変換損失は、熱となって半導体素子から発生する。そこで、発生した熱を冷却させるための冷却機構が必要となる。
【００３８】
図３は、第１の実施形態にかかる車両駆動システム１００における半導体素子デバイスパッケージの等価回路を示した図である。図３に示す例では、４ｉｎ１インバータユニット１０１の装置の外観が示されている。そして、４ｉｎ１インバータユニット１０１は、４台のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄをユニット化している。そして、ＶＶＶＦインバータ１２１ａは、Ｕ相の半導体素子デバイスパッケージ１２２ａと、Ｖ相の半導体素子デバイスパッケージ１２２ｂと、Ｗ相の半導体素子デバイスパッケージ１２２ｃとを備えている。なお、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄも同様に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３個の半導体素子デバイスパッケージを備えている。
【００３９】
図３に示すように、本実施形態では、４ｉｎ１インバータユニット１０１に含まれる、４つのＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び１２１ｄに対して、一つの冷却機構３０１が設置されている。冷却機構３０１は、受熱板３０２と、放熱器３０３と、で構成されている。
【００４０】
そして、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは、受熱板３０２の一方側の平面に取り付けられている。そして、受熱板３０２のうち、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄが取り付けられた一方の面と反対側の面に、放熱器３０３が設置されている。そして、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄから発した熱は、放熱器３０３で放熱されるように、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄと、冷却機構３０１とは、熱伝導可能に接続されている。放熱器３０３は空気中に露出している。これにより空気と放熱器３０３との間で熱が交換される。
【００４１】
これにより、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄから発生した熱は、受熱板３０２に伝導した後、さらに受熱板３０２から放熱器３０３に伝導する。そして、放熱器３０３は大気中に露出しているため、機外へと放熱される。走行している場合には、走行風によりいっそう冷却効果を向上させることができる。
【００４２】
なお、図３に示すように、４台のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは、車両の進行方向に沿っている。より詳細には、４台のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは、車両の進行と平行な方向に直列に配置されている。
【００４３】
そして、車両の進行方向３５１の場合、走行風は方向３６１となるため、ＶＶＶＦインバータ１２１ｄに含まれる半導体素子デバイスパッケージの冷却効果を、他のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃに含まれる半導体素子デバイスパッケージと比べて向上させることができる。
【００４４】
一方、車両の進行方向３５２の場合、走行風は方向３６２となるため、ＶＶＶＦインバータ１２１ａに含まれる半導体素子デバイスパッケージの冷却効果を、他のＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄに含まれる半導体素子デバイスパッケージと比べて向上させることができる。
【００４５】
図４は、第１の実施形態にかかる電気車制御装置１２４に含まれる制御構成を示した図である。図４に示す構成により、各ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄの通電電流を制御できる。図４に示すように、電気車制御装置１２４は、マスターコントローラ４０１と、電流指令演算部４０２と、前後（ＦＲ）進切替レバー４０３と、割り振り係数演算部４０４と、第１の電流指令演算部４０５ａと、第２の電流指令演算部４０５ｂと、第３の電流指令演算部４０５ｃと、第４の電流指令演算部４０５ｄと、第１の電流制御部４０６ａと、第２の電流制御部４０６ｂと、第３の電流制御部４０６ｃと、第４の電流制御部４０６ｄと、第１のＰＷＭ制御部４０７ａと、第２のＰＷＭ制御部４０７ｂと、第３のＰＷＭ制御部４０７ｃと、第４のＰＷＭ制御部４０７ｄとを備えて、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを制御する。電気車制御装置１２４が、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを制御することで、電流センサ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄを介して接続された、永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを駆動させることができる。
【００４６】
前後進切替レバー４０３は、運転台に設けられており、車両の進行方向の指令を受け付ける。
【００４７】
マスターコントローラ４０１は、操作者からの指令を受け取る。電流指令演算部４０２は、マスターコントローラ４０１からの電気車の加速力指令に従って、４台のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで駆動する４台のモータ電流の平均値を算出する。算出した合計値は、第１の電流指令演算部４０５ａ、第２の電流指令演算部４０５ｂ、第３の電流指令演算部４０５ｃ、第４の電流指令演算部４０５ｄに出力される。
【００４８】
一方、割り振り係数演算部４０４は、合計値を、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄに割り当てるべき係数（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４）を算出する。割り振り係数演算部４０４は、前後進切替レバー４０３の方向に基づいて、係数（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４）を算出する。
【００４９】
本実施形態では、割り振り係数演算部４０４は、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の和が４．０となるように、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を算出するが、このような算出手法に制限するものではない。そして、算出された係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は、第１の電流指令演算部４０５ａ、第２の電流指令演算部４０５ｂ、第３の電流指令演算部４０５ｃ、第４の電流指令演算部４０５ｄに出力される。
【００５０】
ＶＶＶＦインバータの順序が、車両の進行方向前からＶＶＶＦインバータ１２１ａ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｃ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｄとなる場合に、割り振り係数演算部４０４は、“Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３＞Ｋ４”となるように、４．０をＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４に割り振る。例えば、Ｋ１＝１．０５、Ｋ２＝１．０３、Ｋ３＝０．９７、Ｋ４＝０．９５とする。
【００５１】
一方、ＶＶＶＦインバータの順序が、車両の進行方向前からＶＶＶＦインバータ１２１ｄ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｃ、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、ＶＶＶＦインバータ１２１ａとなる場合に、割り振り係数演算部４０４は、“Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３＜Ｋ４”となるように４．０を、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４に割り振る。例えば、Ｋ１＝０．９５、Ｋ２＝０．９７、Ｋ３＝１．０３、Ｋ４＝１．０５とする。
【００５２】
第１の電流指令演算部４０５ａ、第２の電流指令演算部４０５ｂ、第３の電流指令演算部４０５ｃ、第４の電流指令演算部４０５ｄは、入力された合計値に対して、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を乗算することで、ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ毎の通電電流の指令値（Ｉ1*、Ｉ2*、Ｉ3*、Ｉ4*）を算出する。
【００５３】
本実施形態にかかる電気車制御装置１２４では、上述した構成を備えることで、４台の永久磁石同期電動機の駆動電流の合計値を指令値通りに確保した上で、永久磁石同期電動機に対する駆動電流の割り振りのみ異ならせることとした。これにより、進行方向前側の車輪のトルクを、進行方向後ろ側のトルクより小さくすることで、車輪の空転を抑止すると共に、駆動電流の合計値は変わらないため、車両の駆動力に対する影響を抑えることができる。
【００５４】
第１の電流制御部４０６ａは、通電電流の指令値（Ｉ1*）に従ってＶＶＶＦインバータ１２１ａから電力が出力されるよう制御を行う。本実施形態にかかる第１の電流制御部４０６ａは、電流センサ１３４ａにより検出された電流フィードバック値Ｉ1が、通電電流の指令値（Ｉ1*）と一致するように制御する。
【００５５】
第２の電流制御部４０６ｂも同様に、電流センサ１３４ｂにより検出された電流フィードバック値Ｉ2が、通電電流の指令値（Ｉ2*）と一致するように制御する。第３の電流制御部４０６ｃも同様に、電流センサ１３４ｃにより検出された電流フィードバック値Ｉ3が、通電電流の指令値（Ｉ3*）と一致するように制御する。第４の電流制御部４０６ｄも同様に、電流センサ１３４ｄにより検出された電流フィードバック値Ｉ4が、通電電流の指令値（Ｉ4*）と一致するように制御する。
【００５６】
そして、第１のＰＷＭ制御部４０７ａ、第２のＰＷＭ制御部４０７ｂ、第３のＰＷＭ制御部４０７ｃ、第４のＰＷＭ制御部４０７ｄは、第１の電流制御部４０６ａ、第２の電流制御部４０６ｂ、第３の電流制御部４０６ｃ、第４の電流制御部４０６ｄからの制御に従って、ＰＷＭゲート指令を算出し、各ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを制御する。これにより、各永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄが駆動される。
【００５７】
本実施形態にかかる車両駆動システム１００の電気車制御装置１２４は、上述した構成を備えることで、４台のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで発生する駆動力の合計値は保つことができる。それと共に、電気車制御装置１２４は、車両進行方向前よりに設置された最も走行風を受けやすく冷却能力の高いＶＶＶＦインバータの電流を高く、進行方向後よりに設置されたもっとも走行風を受けにくく冷却能力の低いＶＶＶＦインバータの電流を低くできる。
【００５８】
これにより、電気車制御装置１２４は、冷却機構３０１に接続された４台のＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄの温度をほぼバランスよく保つことが可能となる。そして、電気車制御装置１２４は、冷却機構３０１全体を均熱化することで冷却機構３０１全体の冷却効率を上げることができ、冷却機構３０１を小型化することが可能となる。
【００５９】
さらに、電気車制御装置１２４は、永久磁石同期電動機を個別制御することができる。これにより、電気車制御装置１２４は、進行方向前よりの永久磁石同期電動機の駆動力を小さく、後よりの永久磁石同期電動機の駆動力を大きくすることができる。したがって、電気車制御装置１２４は、車両加速時に発生する車両内の軸重移動によって、進行方向前よりの車輪の軸重が軽くなることによって発生する空転を防止できる。
【００６０】
以上のような本実施形態の構成により、半導体素子への冷却性能を向上し、電気車両の走行の信頼性を向上することができる車両駆動システム、電気車制御装置、車両駆動システムを有する電気車両、及び電気車制御装置を有する電気車両を提供することが可能となる。
（第２の実施形態）
第１の実施形態は、４台のＶＶＶＦインバータが１台の冷却機構で共有する例について説明したが、複数のＶＶＶＦインバータが１台の冷却機構を共有する構成に制限するものではない。そこで、第２の実施形態では、電気車制御装置に設けられた４台のＶＶＶＦインバータの各々に、冷却機構を設けられた例について説明する。
【００６１】
図５は、第２の実施形態にかかる車両駆動システム５００の接続関係を示した図である。図５に示す例では、電気車制御装置５２４には、４台のＶＶＶＦインバータ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄが設けられている。なお、本実施形態は、電気車制御装置５２４に設けられるＶＶＶＦインバータの数を制限するものではない。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００６２】
なお、図５に示す例では、使用している素子をＶＶＶＦインバータのプラス側素子とマイナス側素子とが別々のパッケージに納められる形態について示したが、本実施形態は、パッケージ手法を制限するものではない。
【００６３】
そして、本実施形態にかかる４台のＶＶＶＦインバータ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄのそれぞれに対して、冷却機構が設けられている。また、ＶＶＶＦインバータ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄは、第１の実施形態と同様に、車両の進行方向に沿って車両駆動システム５００に配置されている。
【００６４】
第２の実施形態にかかる車両駆動システム５００では、第１の実施形態と同様に、ＶＶＶＦインバータ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄを、接続先の永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと進行方向における配置順序を逆方向とした。これにより第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、第２の実施形態にかかる車両駆動システム５００では、ＶＶＶＦインバータ５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ、５２１ｄの電流を制御する構成は、第１の実施形態の図４と同様の構成として説明を省略する。
【００６６】
第２の実施形態にかかる車両駆動システム５００のように、ＶＶＶＦインバータの冷却機構が共有されておらず、独立している場合でも、走行風の当たり方の違いにより冷却能力に差が出る。このため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
例えば、本実施形態にかかる車両駆動システム５００では、上述した構成を備えることで、第１の実施形態と同様に、４台のＶＶＶＦモータで発生する駆動力の合計値は保ちつつ、車両進行方向前よりに設置された最も走行風を受けやすく冷却能力の高いＶＶＶＦインバータの電流を高く、進行方向後よりに設置された最も走行風を受けにくく冷却能力の低いＶＶＶＦインバータの電流を低くできる。これにより、冷却機構のピークの冷却能力を低く抑えることが可能となり冷却機構を小型化することが可能となる。
【００６８】
さらに、本実施形態にかかる電気車制御装置５２４においては、進行方向前よりのモータの駆動力を小さく、後よりのモータの駆動力を大きくする制御を可能とする。これにより、車両加速時に発生する車両内の軸重移動によって、進行方向前よりの車輪の軸重が軽くなることで生じる空転を防止できる。
【００６９】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、４台のＶＶＶＦインバータに一つの冷却機構を設けた例を、第２の実施形態では、４台のＶＶＶＦインバータのそれぞれに冷却機構を設けた例について説明した。しかしながら、このような構成に制限するものではない。そこで、第３の実施形態では、２台のＶＶＶＦインバータ毎に１つの冷却機構を設けた例について説明する。
【００７０】
図６は、第３の実施形態にかかる車両駆動システム６００の接続関係を示した図である。図６に示す例では、電気車制御装置６２４には、２台のＶＶＶＦインバータを含んだ２ｉｎ１インバータユニット６２７ａ、６２７ｂが設けられている。２ｉｎ１インバータユニット６２７ａは、ＶＶＶＦインバータ６２１ａと、ＶＶＶＦインバータ６２１ｂとを備えている。２ｉｎ１インバータユニット６２７ｂは、ＶＶＶＦインバータ６２１ｃと、ＶＶＶＦインバータ６２１ｄとを備えている。なお、本実施形態は、電気車制御装置６２４に設けられるＶＶＶＦインバータの数を制限するものではない。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７１】
なお、図６に示す例では、使用している素子をＶＶＶＦインバータのプラス側素子とマイナス側素子とが別々のパッケージに納められる形態について示したが、本実施形態は、パッケージ手法を制限するものではない。
【００７２】
そして、本実施形態にかかる２台のＶＶＶＦインバータ６２１ａ、６２１ｂについて１つの冷却機構が設けられ、２台のＶＶＶＦインバータ６２１ｃ、６２１ｄについて１つの冷却機構が設けられている。また、ＶＶＶＦインバータ６２１ａ、６２１ｂ、６２１ｃ、６２１ｄは、第１の実施形態と同様に、車両の進行方向に沿って配置されている。
【００７３】
第３の実施形態にかかる車両駆動システム６００では、第１の実施形態と同様に、ＶＶＶＦインバータ６２１ａ、６２１ｂ、６２１ｃ、６２１ｄを、接続先の永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと進行方向における配置順序を逆方向とした。これにより第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
また、第３の実施形態にかかる車両駆動システム６００では、ＶＶＶＦインバータ６２１ａ、６２１ｂ、６２１ｃ、６２１ｄの電流を制御する構成は、第１の実施形態の図４と同様の構成として説明を省略する。
【００７５】
第３の実施形態にかかる車両駆動システム６００のように、２台のＶＶＶＦインバータが１台の冷却機構を共有する場合でも、走行風の当たり方の違いにより冷却能力に差が出る。このため、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
（第４の実施形態）
第３の実施形態では、２ｉｎ１インバータユニットのなかに、進行方向に沿って２台のＶＶＶＦインバータが含まれている例について説明した。しかしながら、２ｉｎ１インバータユニットにおけるＶＶＶＦインバータの配置を、第３の実施形態で示した配置に制限するものではない。
【００７７】
図７は、第４の実施形態にかかる車両駆動システム７００の接続関係を示した図である。図７に示す例では、電気車制御装置７２４には、２台のＶＶＶＦインバータを含んだ２ｉｎ１インバータユニット７２７ａ、７２７ｂが設けられている。２ｉｎ１インバータユニット７２７ａは、ＶＶＶＦインバータ７２１ａと、ＶＶＶＦインバータ７２１ｂとを備えている。２ｉｎ１インバータユニット７２７ｂは、ＶＶＶＦインバータ７２１ｃと、ＶＶＶＦインバータ７２１ｄとを備えている。なお、本実施形態は、電気車制御装置７２４に設けられるＶＶＶＦインバータの数を制限するものではない。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７８】
なお、図７に示す例では、使用している素子をＶＶＶＦインバータのプラス側素子とマイナス側素子とが別々のパッケージに納められる形態について示したが、本実施形態は、パッケージ手法を制限するものではない。
【００７９】
そして、本実施形態にかかる２台のＶＶＶＦインバータ７２１ａ、７２１ｂについて１つの冷却機構が設けられ、２台のＶＶＶＦインバータ７２１ｃ、７２１ｄについて１つの冷却機構が設けられている。
【００８０】
そして、本実施形態にかかる２ｉｎ１インバータユニット７２７ａには、ＶＶＶＦインバータ７２１ａ、７２１ｂが進行方向に並列に（換言すれば進行方向に垂直に）配置されている。
【００８１】
同様に、２ｉｎ１インバータユニット７２７ｂも、ＶＶＶＦインバータ７２１ｃ、７２１ｄが進行方向に並列に（換言すれば進行方向に垂直に）配置されている。
【００８２】
第４の実施形態にかかる車両駆動システム７００では、ＶＶＶＦインバータ７２１ａ、７２１ｂと、が、永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂとに接続され、ＶＶＶＦインバータ７２１ｃ、７２１ｄと、が、永久磁石同期電動機１０２ｃ、１０２ｄと接続されている。本実施形態においては、ＶＶＶＦインバータ２台単位で、永久磁石同期電動機と進行方向における配置順序を逆方向に接続されている。このような接続であっても、進行方向後ろ側の永久磁石同期電動機と接続されているＶＶＶＦインバータが、走行風により冷却される効率を高めることができる。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得られる。
【００８３】
（第５の実施形態）
上述した実施形態では永久磁石同期電動機を制御する際、永久磁石同期電動機の温度を考慮せずに制御を行う例について説明した。第５の実施形態では、永久磁石同期電動機の温度を考慮して制御を行う例について説明する。
【００８４】
第５の実施形態で示す制御手法は、永久磁石同期電動機とＶＶＶＦインバータとの間の接続関係に制限されるものではなく、上述したいずれの実施形態の永久磁石同期電動機とＶＶＶＦインバータとの接続関係に適用できる。
【００８５】
図８は、第５の実施形態にかかる電気車制御装置８００に含まれる制御構成を示した図である。本実施形態では、図８に示す構成により、各ＶＶＶＦインバータ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄの通電電流を制御する。図８に示す例では、ＶＶＶＦインバータ１２１ａの制御手法について説明し、ＶＶＶＦインバータ１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは、ＶＶＶＦインバータ１２１ａと同様の制御を行うものとして説明を省略する。
【００８６】
図８に示す電気車制御装置８００では、第１の実施形態の電気車制御装置１２４と比べて、電動機温度推定部８０１と、過温度検知部８０２と、が追加され、割り振り係数演算部４０４と処理が異なる割り振り係数演算部８０３に変更された点で異なる。なお、電動機温度推定部８０１、及び過温度検知部８０２は、ＶＶＶＦインバータ毎に設けられても良いし、一つで全てのＶＶＶＦインバータについて過温度であるか否かの検知を行っても良い。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同一符号を割り当て、説明を省略する。
【００８７】
電動機温度推定部８０１は、電流センサ１３４ａから入力された電流Ｉ1に基づいて、永久磁石同期電動機１０２ａの温度推定値ＴMを算出（推定）する。そして、電動機温度推定部８０１は、算出した温度推定値ＴMを、過温度検知部８０２に出力する。なお、温度は、温度推定値に制限するものではなく、永久磁石同期電動機の温度を示す温度情報であればよい。
【００８８】
電動機温度推定部８０１の演算方式としては、種々の手法が提案されているが、本実施形態では電動機電流とその時定数とから演算する手法を用いる。すなわち、電動機温度推定部８０１は、電動機電流Ｉ1と飽和温度上昇値と時定数とを以下に示す式（１）に当てはめて、温度推定値ＴMを算出する。
【００８９】
ＴM＝Ｔn-1+（θmax−Ｔn-1）＊（１−ｅ^(-t/τ)）……（１）
【００９０】
なお、上述した式（１）において、ＴM：温度推定値、θmax：飽和温度上昇値、τ：時定数、Ｔn-1：１サンプル前の温度、ｔ：１サンプル前からの経過時間とする。
【００９１】
なお、飽和温度上昇値θmaxは、以下に示す式（２）により算出される。
【００９２】
θmax＝Trate*(Ｉ1)^２＋Trate２＊Ｉ1……（２）
【００９３】
なお、上述した式（２）において、Trate：温度上昇値係数、Trate2：温度上昇値係数２、Ｉ1：電動機電流（実効値）とする。
【００９４】
本実施形態では、電動機に出力される電流から温度上昇時定数を用いて電動機温度を推定演算する例について説明したが、このような手法に制限するものではない。例えば、電動機が永久磁石式電動機の場合、その誘起電圧から、永久磁石の温度を推定し、その値を電動機温度として使用する方法が考えられる。他の例としては、電動機が誘導電動機の場合、電動機の回転子二次抵抗の値から電動機温度を推定する手法が考えられる。
【００９５】
その後、過温度検知部８０２は、入力された温度推定値ＴMが基準温度ＴLを超えているか否かを判定する。なお、基準温度ＴLは、実施の態様毎に適切な値が設定される。
【００９６】
そして、過温度検知部８０２が、基準温度ＴLより温度推定値ＴMが高いと判定した場合、過温度とみなして、判定結果を割り振り係数演算部８０３に出力する。
【００９７】
なお、上述した過温度であるか否かの判定は、永久磁石同期電動機毎に行われているものとする。車両駆動システムに永久磁石同期電動機が４台備えられている場合、割り振り係数演算部８０３には、永久磁石同期電動機４台分の過温度であるか否かを示した判定結果（Ｄa、Ｄb、Ｄc、Ｄd）が入力される。
【００９８】
割り振り係数演算部８０３は、永久磁石同期電動機それぞれの判定結果に基づいて、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を再度割り振る。
【００９９】
割り振り係数演算部８０３は、割り振られた係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を、第１の電流指令演算部４０５ａ、第２の電流指令演算部４０５ｂ、第３の電流指令演算部４０５ｃ、及び第４の電流指令演算部４０５ｄに出力する。これにより、過温度が検出された永久磁石同期電動機について、電流を引き下げる（制限する）、又は電流を遮断する。
【０１００】
過温度検知に基づいた電流の制御手法としては様々な手法が考えられる。また、過温度検知部８０２による判定を２段階で行っても良い。例えば、２つの基準温度ＴdとＴcとを設け、Ｔd＜Ｔcとする。第１の基準温度Ｔdを電動機トルク引き下げ温度とし、第２の基準温度Ｔcを電動機トルクの遮断温度とする。第１の基準温度Ｔdは１５０〜１７０度、第２の基準温度Ｔcは２００〜２５０度程度とする。
【０１０１】
図９は、過温度として検出される第１の基準温度Ｔd及び第２の基準温度Ｔcと、トルク出力のための係数Ｋとの関係を示した図である。図９に示す例では、電気車制御装置８００が、検出した温度に従って、トルク出力を制御する係数Ｋの再割り当てを行う。なお、本実施形態では、説明を容易にするためにＫ１〜Ｋ４の合計値が“４．０”となる例とする。なお、本実施形態は、Ｋ１〜Ｋ４の合計値が“４．０”に制限するものではない。
【０１０２】
例えば、過温度検知部８０２が、第１の基準温度Ｔd≦永久磁石同期電動機１０ｄの温度推定値ＴM＜第２の基準温度Ｔcと判定した場合、判定結果を示した第４モータ過温度判定信号Ｄdを割り振り係数演算部８０３に出力する。そして、割り振り係数演算部８０３は、第４モータ過温度判定信号Ｄdを受信した場合に、永久磁石同期電動機１０２ｄのトルク出力を下げるよう、係数Ｋ４の値を低下させ、低下させた分を、過温度が検出されていない他の永久磁石同期電動機１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに対応する係数Ｋ１〜Ｋ３に割り振る。
【０１０３】
つまり、永久磁石同期電動機１０２ａに対応するＫ１＝“０．９５”、永久磁石同期電動機１０２ｂに対応するＫ２＝“０．９７”、永久磁石同期電動機１０２ｃに対応するＫ３＝“１．０３”、永久磁石同期電動機１０２ｄに対応するＫ４＝“１．０５”であって、永久磁石同期電動機１０２ｄで第１の基準温度Ｔd以上の過温度が検出された場合に、割り振り係数演算部８０３は、Ｋ１＝“０．９７”、Ｋ２＝“０．９９”、永久磁石同期電動機１０２ｃに対応するＫ３＝“１．０１”、永久磁石同期電動機１０２ｄに対応するＫ４＝“１．０３”を割り当てる。なお、Ｋ４＝“１．０３”は、割り振り係数演算部８０３が、図９に示す関係に従って特定する。
【０１０４】
他の例としては、過温度検知部８０２が、第１の基準温度Ｔd≦永久磁石同期電動機１０ｄの温度推定値ＴM＜第２の基準温度Ｔcと判定した場合、割り振り係数演算部８０３は、永久磁石同期電動機のそれぞれ異なる電流値になるのを抑止し、４台の永久磁石同期電動機の電流を全て同一となるよう、Ｋ１〜Ｋ４に対して“１．０”を割り当てる。
【０１０５】
また、永久磁石同期電動機１０２ｄの過温度検知部８０２が、第２の基準温度Ｔc≦温度推定値ＴMと判定した場合、判定結果を示した第４モータ過温度判定信号Ｄdを割り振り係数演算部８０３に出力する。そして、割り振り係数演算部８０３は、過温度を検出した永久磁石同期電動機１０２ｄを駆動させるＶＶＶＦインバータ１２１ｄに対応する係数Ｋ４に“０”を割り当てる。これにより永久磁石同期電動機１０２ｄの駆動が停止する。
【０１０６】
つまり、Ｋ１＝“０．９５”、Ｋ２＝“０．９７”、Ｋ３＝“１．０２”、Ｋ４＝“１．０５”であって、永久磁石同期電動機１０２ｄで第２の基準温度Ｔc以上の過温度が検出された場合に、割り振り係数演算部８０３は、Ｋ１＝“０．９７”、Ｋ２＝“０．９９”、Ｋ３＝“１．０４”、Ｋ４＝“０”を割り当てる。
【０１０７】
なお、割り振り係数演算部８０３が、過温度判定した場合に行う処理は、過温度となった永久磁石同期電動機の温度を低下させるための処理であれば、特に制限を設けるものではない。
【０１０８】
本実施形態にかかる電気車制御装置８００では、過温度が検出された永久磁石同期電動機の温度を下げるための制御を行うことで、当該永久磁石同期電動機に対する冷却効果を得ることができる。これにより、当該永久磁石同期電動機の劣化を抑止する。これにより、上述した実施形態で示した効果の他に、さらなる永久磁石同期電動機の信頼性の向上を図ることができる。
【０１０９】
（第６の実施形態）
上述した実施形態では、永久磁石同期電動機に適用した例について説明したが、永久磁石同期電動機のみに制限するものではない。そこで、第６の実施形態では、誘導電動機を用いた例について説明する。
【０１１０】
図１０は、第６の実施形態にかかる車両駆動システム１０００の接続関係を示した図である。図１０に示す例では、車両駆動システム１０００は、誘導電動機１００３ａ、１００３ｂ、１００３ｃ、１００３ｄを備えている。誘導電動機は、ＶＶＶＦインバータで個別制御する必要はないため、本実施形態にかかる車両駆動システム１０００の電気車制御装置１００１は、２台のＶＶＶＦインバータ１００２ａ、１００２ｂを備えている。なお、本実施形態は、電気車制御装置１００１に設けられるＶＶＶＦインバータの数を制限するものではない。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【０１１１】
そして、本実施形態にかかる２台のＶＶＶＦインバータ１００２ａ、１００２ｂのそれぞれに対して、冷却機構が設けられている。また、ＶＶＶＦインバータ１００２ａ、１００２ｂは、第１の実施形態と同様に、車両の進行方向に沿って車両駆動システム１０００に配置されている。
【０１１２】
そして、ＶＶＶＦインバータ１００２ａは、誘導電動機１００３ｃ、１００３ｄと接続され、ＶＶＶＦインバータ１００２ｂは、誘導電動機１００３ａ、１００３ｂと接続されている。
【０１１３】
第６の実施形態にかかる車両駆動システム１０００においても、第１の実施形態と同様に、ＶＶＶＦインバータ１００２ａ、１００２ｂを、接続先の誘導電動機１００３ａ、１００３ｂの組み合わせ、及び誘導電動機１００３ｃ、１００３ｄの組み合わせと進行方向における配置順序を逆方向とした。これにより第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
第６の実施形態にかかる車両駆動システム１０００のような構成の場合でも、走行風の当たり方の違いにより冷却能力に差が出る。このため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
上述した第１〜第６の実施形態にかかる車両駆動システムの電気車制御装置においては、上述した構成を備えることで、発熱が大きいＶＶＶＦインバータに対する冷却効果を高めることが可能となった。これにより、ＶＶＶＦインバータの発熱を抑えられるため、ＶＶＶＦインバータに含まれる素子の劣化や破壊等を抑止し、信頼性を向上させることができる。
【０１１６】
さらに、従来から、ＶＶＶＦインバータの発熱を抑止する必要があった。そこで冷却機構の冷却性能を向上させるために、フィンの多く張り出す等が必要となり、冷却機構が大きくなる。これにより、設計（車両限界）などの制限が大きくなるという問題があった。
【０１１７】
これに対し、第１〜第６の実施形態にかかる車両駆動システムの電気車制御装置においては、発熱の高いＶＶＶＦのインバータに対して冷却効果を高めることが可能となったため、設計マージンに余裕を持たせることが可能となる。これにより、冷却機構の小型化を行うこともできる。さらには、設計（車両限界）の制限を小さくすることもできる。
【０１１８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１９】
１００、５００、６００、７００、８００、１０００…車両駆動システム、１０１…４ｉｎ１インバータユニット、１０２ａ〜１０２ｄ…永久磁石同期電動機、１０３ａ〜１０３ｄ…モータ開放用接触器、１０４…集電装置、１０５…高速遮断器、１０６…充電抵抗用短絡接触器、１０７…充電抵抗器、１０８…開放用接触器、１０９…フィルタリアクトル、１１０…過電圧抑制抵抗器、１１１…過電圧抑制用スイッチング素子、１１２…車輪、１１３…フィルタコンデンサ、１１４…過電圧抑制用直流回路、１２０ａ〜１２０ｄ…永久磁石同期電動機、１２１ａ〜１２１ｄ、５２１ａ〜５２１ｄ、６２１ａ〜６２１ｄ、７２１ａ〜７２１ｄ、１００２ａ、１００２ｂ…ＶＶＶＦインバータ、１２２ａ…Ｕ相半導体素子デバイスパッケージ、１２２ｂ…Ｖ相半導体素子デバイスパッケージ、１２２ｃ…Ｗ相半導体素子デバイスパッケージ、１２４、５２４、６２４、７２４、１００１…電気車制御装置、１３４ａ〜１３４ｄ…電流センサ、３０１…冷却機構、３０２…受熱板、３０３…放熱器、４０１…マスターコントローラ、４０２…電流指令演算部、４０３…前後進切替レバー、４０４…割り振り係数演算部、４０５ａ…第１の電流指令演算部、４０５ｂ…第２の電流指令演算部、４０５ｃ…第３の電流指令演算部、４０５ｄ…第４の電流指令演算部、４０６ａ…第１の電流制御部、４０６ｂ…第２の電流制御部、４０６ｃ…第３の電流制御部、４０６ｄ…第４の電流制御部、４０７ａ…第１のＰＷＭ制御部、４０７ｂ…第２のＰＷＭ制御部、４０７ｃ…第３のＰＷＭ制御部、４０７ｄ…第４のＰＷＭ制御部、６２７ａ、６２７ｂ…２ｉｎ１インバータユニット、７２７ａ…２ｉｎ１インバータユニット、７２７ｂ…２ｉｎ１インバータユニット、８０１…電動機温度推定部、８０２…過温度検知部、８０３…割り振り係数演算部、１００３ａ〜１００３ｄ…誘導電動機
【図１】
0005868750.tif 000002
【図２】
0005868750.tif 000003
【図３】
0005868750.tif 000004
【図４】
0005868750.tif 000005
【図５】
0005868750.tif 000006
【図６】
0005868750.tif 000007
【図７】
0005868750.tif 000008
【図８】
0005868750.tif 000009
【図９】
0005868750.tif 000010
【図１０】
0005868750.tif 000011