(57)【要約】【課題】リアクトル温度の推定値と実際値との誤差を抑制する。【解決手段】保護制御装置は、車両に搭載されたリアクトルの推定温度に基づいて、リアクトルの保護制御を実行する。この保護制御装置は、マップ記憶部と、電流測定部と、温度推定部とを備える。マップ記憶部は、リアクトルに通電した際にリアクトルの温度上昇が飽和する飽和温度上昇量に関する時定数における、リアクトルの電流値とリアクトルの温度上昇量との関係を示すマッピングデータを記憶する。電流測定部は、リアクトルの通電電流を測定する。温度推定部は、電流測定部によって測定される電流測定値とマッピングデータとに基づいてリアクトルの温度上昇量を時間積分したリアクトルの推定発熱量を用いて、前記リアクトルの前記推定温度を算出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたリアクトルの推定温度に基づいて、前記リアクトルの保護制御を実行する保護制御装置であって、
前記リアクトルに通電した際に前記リアクトルの温度上昇が飽和する飽和温度上昇量に関する時定数における、前記リアクトルの電流値と前記リアクトルの温度上昇量との関係を示すマッピングデータを記憶するマップ記憶部と、
前記リアクトルの通電電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部によって測定される電流測定値と前記マッピングデータとに基づいて前記リアクトルの温度上昇量を時間積分した前記リアクトルの推定発熱量を用いて、前記リアクトルの前記推定温度を算出する温度推定部と
を備える保護制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、保護制御装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
車両の保護制御装置は、通電によって発熱する電子部品（例えば、リアクトル、コネクタ、ケーブル、電池部品など）を過度の温度から保護する保護制御を実行する。特許文献１には、リアクトルを有する昇圧回路の昇圧比とリアクトルの通電電流とに基づいてリアクトルの発熱量を推定することによって、リアクトルの保護制御を実行する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０３３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、リアクトルの過渡的な発熱特性が考慮されておらず、リアクトル温度の推定値と実際値との誤差が大きくなる可能性があった。推定値が実際値より過度に小さい場合には、リアクトルの耐熱性能に対して過剰な保護制御が行われることになり、推定値が実際値より過度に大きい場合には、リアクトルの損傷につながることになる。この課題は、電池のように熱容量が比較的に大きい電子部品では問題とならないが、リアクトルのように熱容量が比較的に小さい電子部品では顕著に現れる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する一形態における保護制御装置は、車両に搭載されたリアクトルの推定温度に基づいて、リアクトルの保護制御を実行する。この保護制御装置は、マップ記憶部と、電流測定部と、温度推定部とを備える。マップ記憶部は、リアクトルに通電した際にリアクトルの温度上昇が飽和する飽和温度上昇量に関する時定数における、リアクトルの電流値とリアクトルの温度上昇量との関係を示すマッピングデータを記憶する。電流測定部は、リアクトルの通電電流を測定する。温度推定部は、電流測定部によって測定される電流測定値とマッピングデータとに基づいてリアクトルの温度上昇量を時間積分したリアクトルの推定発熱量を用いて、前記リアクトルの前記推定温度を算出する。
【０００６】
上記形態における保護制御装置によれば、リアクトルの過渡的な発熱特性を考慮してリアクトル温度を推定できるため、リアクトル温度の推定値と実際値との誤差を抑制できる。その結果、リアクトルの耐熱性能に対する過剰な保護制御およびリアクトルの損傷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】車両の構成を示す説明図である。
【図２】リアクトルの電流値および温度上昇量に関する評価試験の測定結果の一例を示すグラフである。
【図３】リアクトルの熱特性を示す説明図である。
【図４】保護制御部が実行する保護制御処理を示すフローチャートである。
【図５】リアクトルの温度変化量の実測値と推定値との対比を示す説明図である。
【図６】リアクトルの推定温度の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、車両１０の構成を示す説明図である。車両１０は、２つの動力源を備えるハイブリッド車である。車両１０は、内燃機関１１０と、動力伝達機構１５０と、二次電池２１０と、電力変換器２２０と、電動機２３０と、水冷装置２９０と、保護制御部３００とを備える。
【０００９】
車両１０の内燃機関１１０は、燃料を燃焼させることによって動力を生成する第１の動力源である。車両１０の電動機２３０は、電気エネルギによって動力を生成する第２の動力源である。車両１０の動力伝達機構１５０は、内燃機関１１０および電動機２３０の各動力源から駆動輪へと動力を伝達する。
【００１０】
車両１０の二次電池２１０は、電力を蓄える蓄電池（バッテリ）である。二次電池２１０は、発電機として動作する電動機２３０によって発電される電力を蓄える。
【００１１】
車両１０の電力変換器２２０は、二次電池２１０と電動機２３０との間でやり取りされる電力を変換する。電力変換器２２０は、二次電池２１０から供給される直流電力を、電動機２３０を制御可能な三相交流電力に変換する三相出力インバータを含む。電力変換器２２０は、二次電池２１０と電動機２３０との間で電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧回路）を構成するリアクトル２２２を含む。電力変換器２２０は、リアクトル２２２の通電電流を検出する電流センサ２２４を備える。電流センサ２２４は、リアクトル２２２の通電電流に応じた検出信号を出力する。
【００１２】
車両１０の水冷装置２９０は、冷媒である冷却水を循環させることによって電力変換器２２０および電動機２３０を冷却する。水冷装置２９０は、冷却水の水温Ｔｗを検出する温度センサ２９４を備える。温度センサ２９４は、冷却水の水温Ｔｗに応じた検出信号を出力する。
【００１３】
車両１０の保護制御部３００は、車両１０の各部（例えば、電力変換器２２０および電動機２３０など）を制御する。保護制御部３００は、電流センサ２２４および温度センサ２９４からそれぞれ検出信号を受信する。保護制御部３００は、リアクトル２２２の保護制御を実行する際に動作する機能部として、マップ記憶部３１０と、電流測定部３２０と、温度測定部３３０と、温度推定部３４０と、保護制御部３５０とを備える。保護制御部３００の機能部は、コンピュータプログラムに基づいてソフトウェア的に実現される。保護制御部３００の機能部の少なくとも一部は、回路構成に基づいてハードウェア的に実現されてもよい。
【００１４】
保護制御部３００のマップ記憶部３１０は、予め実施された評価試験に基づくリアクトル２２２の熱特性を記録したマッピングデータ３１５を記憶する。マッピングデータ３１５は、リアクトル２２２に通電した際にリアクトルの温度上昇が飽和する飽和温度上昇量ΔＴmaxに関する時定数τにおける、リアクトル２２２の電流値Ｉと温度上昇量ΔＴとの関係を示すデータを含む。次の数式１は、リアクトル２２２の電流値Ｉと温度上昇量ΔＴとの関係を示す漸化式である。次の数式２は、数式１における値αを示す数式である。
【００１５】
【数１】
2019047633.tif 000003
【００１６】
【数２】
2019047633.tif 000004
【００１７】
数式１の値Ｋは、時定数τにおけるリアクトル２２２の電流値Ｉおよび温度上昇量ΔＴに関する評価試験の測定結果に基づいて、電流値Ｉごとにマッピングされた値である。数式１，２の値αは、リアクトル２２２の電流値Ｉおよび飽和温度上昇量ΔＴmaxに関する評価試験の測定結果に基づいて、電流値Ｉごとにマッピングされた値である。マッピングデータ３１５は、リアクトル２２２の電流値Ｉと温度上昇量ΔＴとの関係を示すデータとして値Ｋおよび値αを含む。
【００１８】
図２は、リアクトル２２２の電流値Ｉおよび温度上昇量ΔＴに関する評価試験の測定結果の一例を示すグラフである。図２の横軸は、通電時間ｔを示し、図２の縦軸は、リアクトル２２２の温度上昇量ΔＴを示す。図２における３つの曲線は、電流値Ｉとして異なる３つの電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃで、それぞれリアクトル２２２に通電した際の温度上昇量ΔＴと通電時間ｔとの関係を示す。各電流値で通電した場合の時定数τにおける温度上昇量ΔＴａ，ΔＴｂ，ΔＴｃは、各電流値で通電した場合における飽和温度上昇量ΔＴmaxの約６３．２％である。
【００１９】
次の数式３は、リアクトル２２２の電流値Ｉおよび通電時間ｔによってリアクトル２２２の熱特性を示す。値Ｒは、リアクトル２２２の抵抗値である。
【００２０】
【数３】
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【００２１】
次の数式４は、リアクトル２２２の電流値Ｉおよび値Ｋによってリアクトル２２２の熱特性を示す漸化式である。
【００２２】
【数４】
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【００２３】
図３は、リアクトル２２２の熱特性を示す説明図である。図３（ａ）は、数式３に基づいて表現されるリアクトル２２２の熱特性を示すグラフである。図３（ａ）の横軸は、通電時間ｔを示し、図３（ａ）の縦軸は、リアクトル２２２の温度Ｔを示す。図３（ｂ）は、数式４に基づいて表現されるリアクトル２２２の熱特性を示すグラフである。図３（ｂ）の横軸は、次数ｎを示し、図３（ｂ）の縦軸は、リアクトル２２２の温度Ｔを示す。
【００２４】
保護制御部３００の電流測定部３２０は、電流センサ２２４からの検出信号に基づいてリアクトル２２２の通電電流を測定する。これによって、電流測定部３２０は、リアクトル２２２の電流測定値Ｉｍを得る。保護制御部３００の温度測定部３３０は、温度センサ２９４からの検出信号に基づいて冷却水の水温Ｔｗを測定する。
【００２５】
保護制御部３００の温度推定部３４０は、電流測定部３２０によって測定される電流測定値Ｉｍとマッピングデータ３１５とに基づいてリアクトル２２２の温度上昇量ΔＴを時間積分したリアクトル２２２の推定発熱量ΔＴｎを用いて、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒを算出する。温度推定部３４０は、数式１，２を用いて推定発熱量ΔＴｎを算出する。温度推定部３４０は、温度測定部３３０によって測定される水温Ｔｗをリアクトル２２２の推定発熱量ΔＴｎに加算することによって、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒ（＝推定発熱量ΔＴｎ＋水温Ｔｗ）を算出する。
【００２６】
保護制御部３００の保護制御部３５０は、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒに応じて電力変換器２２０を制御することによって、リアクトル２２２の保護制御を実施する。保護制御部３５０は、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒに応じて、電力変換器２２０において入出力される電力量を制限する。
【００２７】
図４は、保護制御部３００が実行する保護制御処理を示すフローチャートである。保護制御部３００は、所定のタイミングで繰り返し保護制御処理を実行する。保護制御処理を開始した後、保護制御部３００は、電流測定部３２０として動作することによって、電流センサ２２４からの検出信号に基づいてリアクトル２２２の通電電流を測定する（ステップＳ１１０）。これによって、保護制御部３００は、リアクトル２２２の電流測定値Ｉｍを得る。その後、保護制御部３００は、温度測定部３３０として動作することによって、温度センサ２９４からの検出信号に基づいて冷却水の水温Ｔｗを測定する（ステップＳ１２０）。
【００２８】
電流測定値Ｉｍおよび水温Ｔｗを得た後（ステップＳ１１０，Ｓ１２０）、保護制御部３００は、温度推定部３４０として動作することによって、リアクトル２２２の推定発熱量ΔＴｎを算出する（ステップＳ１３０）。保護制御部３００は、数式１，２を用いて、電流測定値Ｉｍとマッピングデータ３１５とに基づいてリアクトル２２２の温度上昇量ΔＴを時間積分することによって、リアクトル２２２の推定発熱量ΔＴｎを算出する。
【００２９】
推定発熱量ΔＴｎを算出した後（ステップＳ１３０）、保護制御部３００は、温度推定部３４０として動作することによって、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒを算出する（ステップＳ１４０）。保護制御部３００は、リアクトル２２２の推定発熱量ΔＴｎに水温Ｔｗを加算することによって、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒ（＝推定発熱量ΔＴｎ＋水温Ｔｗ）を算出する。
【００３０】
推定温度Ｔｒを算出した後（ステップＳ１４０）、保護制御部３００は、保護制御部３５０として動作することによって、リアクトル２２２の保護制御を実施する（ステップＳ１５０）。保護制御部３００は、電力変換器２２０を制御することによって、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒに応じて、電力変換器２２０において入出力される電力量を制限する。リアクトル２２２の保護制御を実施した後（ステップＳ１５０）、保護制御部３００は、図４の保護制御処理を終了する。
【００３１】
図５は、リアクトル２２２の温度変化量ΔＴの実測値と推定値との対比を示す説明図である。図５（ａ）は、電流値ごとに耐熱温度に達する通電時間ｔをマッピングしたデータに基づく温度変化量ΔＴの推定値を示すグラフである。図５（ｂ）は、数式１，２を用いた電流測定値Ｉｍとマッピングデータ３１５とに基づく温度変化量ΔＴの推定値を示すグラフである。図５（ａ）および図５（ｂ）の横軸は、通電時間ｔを示し、図５（ａ）および図５（ｂ）の縦軸は、リアクトル２２２の温度変化量ΔＴを示す。図５（ａ）および図５（ｂ）の曲線Ａ１は、リアクトル２２２の耐熱温度に到達する電流値による温度変化量ΔＴの実測値を示す。図５（ａ）および図５（ｂ）の曲線Ａ２は、リアクトル２２２の耐熱温度に到達しない電流値（曲線Ａ１より低い電流値）による温度変化量ΔＴの実測値を示す。
【００３２】
図５（ａ）の曲線Ｅ１ｃは、曲線Ａ１の電流値に対応する推定値である。図５（ｂ）の直線Ｅ２ｃは、曲線Ａ２の電流値に対応する推定値である。耐熱温度に到達しない曲線Ａ２の電流値では、通電による発熱量が推定値に反映されない。
【００３３】
図５（ａ）の曲線Ｅ１ｅは、曲線Ａ１の電流値に対応する推定値である。図５（ｂ）の直線Ｅ２ｅは、曲線Ａ２の電流値に対応する推定値である。図５（ｂ）における実測値と推定値との乖離は、いずれの電流値においても図５（ａ）より小さく、特に、耐熱温度に到達しない曲線Ａ２の電流値において顕著となる。
【００３４】
図６は、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒの一例を示す説明図である。図６（ａ）は、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒと通電時間ｔとの関係を示すグラフである。図６（ｂ）は、電流値Ｉと通電時間ｔとの関係を示すグラフである。図６（ａ）および図６（ｂ）の横軸は、通電時間ｔを示す。図６（ａ）の縦軸は、リアクトル２２２の推定温度Ｔｒを示す。図６（ｂ）の縦軸は、リアクトル２２２の電流値Ｉを示す。図６（ａ）の一点鎖線Ｅｃは、電流値ごとに耐熱温度に達する通電時間をマッピングしたデータに基づく推定値を示す。一点鎖線Ｅｃには、リアクトル２２２の過渡的な発熱特性が反映されていない。図６（ａ）の実線Ｅｅは、数式１，２を用いた電流測定値Ｉｍとマッピングデータ３１５とに基づく推定値を示す。実線Ｅｅには、リアクトル２２２の過渡的な発熱特性が反映されている。一点鎖線Ｅｃと実線Ｅｅとを比較した場合、通電による発熱の過渡領域において両者の乖離Ｄが大きくなる。
【００３５】
以上、説明した実施形態によれば、リアクトル２２２の過渡的な発熱特性を考慮してリアクトル温度を推定できるため、リアクトル温度の推定値と実際値との誤差を抑制できる。その結果、リアクトル２２２の耐熱性能に対する過剰な保護制御およびリアクト２２２ルの損傷を抑制できる。
【００３６】
保護制御部３００による保護制御処理は、リアクトル２２２とは異なる電子部品（コネクタ、ケーブル、電池部品など）にも適用できる。水冷ではなく空冷によって電子部品が冷却される場合、保護制御部３００は、水温Ｔｗに代えて、その電子部品の雰囲気温度を用いて部品温度を推定できる。
【００３７】
一般に、時定数τは、ステップ入力に対する応答出力の大きさが目標値（入力値）の６３．２［％］に達するまでの時間を意味する。本明細書における「時定数τ」は、応答出力の大きさが目標値の６３．２［％］に達する時間に限られない。本明細書における「時定数τ」は、ステップ入力に対する応答出力が、予め定められた任意の大きさに達するまでの時間でよい。
【００３８】
以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３９】
１０；車両
１１０；内燃機関
１５０；動力伝達機構
２１０；二次電池
２２０；電力変換器
２２２；リアクトル
２２４；電流センサ
２３０；電動機
２９０；水冷装置
２９４；温度センサ
３００；保護制御部
３１０；マップ記憶部
３１５；マッピングデータ
３２０；電流測定部
３３０；温度測定部
３４０；温度推定部
３５０；保護制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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