(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変換して伝送する電力変換部と、この電力変換部の冷却を行う冷却流体流路と、
を備えた電力変換装置の温度異常検出方法であって、
前記電力変換部の温度である電力変換部温度と、前記冷却流体流路の冷却流体温度との差分を演算する差分演算ステップと、
前記差分が予め設定された差分閾値よりも大きく、かつ、前記電力変換部温度が予め設定された電力変換部温度閾値よりも高い異常判定条件成立時に温度異常と判定する異常判定ステップと、
前記異常判定ステップで異常判定条件が成立しない場合に、前記電力変換部温度が、前記電力変換部温度閾値よりも高い値に設定された電力変換部温度第２閾値よりも高い場合は、温度異常と判定する第２の異常判定ステップと、
を備えることを特徴とする電力変換装置の温度異常検出方法。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置の温度異常検出方法において、
前記電力変換部が前記冷却流体流路に沿って複数設けられ、
前記差分演算ステップは、
前記複数の電力変換部のうち、前記冷却流体流路の上流側に配置された前段の電力変換部については、この電力変換部の温度と前記冷却流体温度との差分を求め、前記前段の電力変換部よりも前記冷却流体流路の下流に配置された後段の電力変換部については、前記冷却流体温度に前記前段の電力変換部の損失分を温度に換算して加算した温度と、前記後段の電力変換部の前記電力変換部温度と、の差分を求めることを特徴とする電力変換装置の温度異常検出方法。
【請求項４】
電力を変換して伝送する電力変換部と、
前記電力変換部を通りこの電力変換部の冷却を行う冷却流体流路と、
前記電力変換部の温度を検出する電力変換部温度検出部と、
前記冷却流体流路の冷却流体温度を検出する冷却流体温度検出部と、
前記冷却流体温度と電力変換部温度とを入力し、前記電力変換部温度と前記冷却流体温度との差分を求め、前記差分が予め設定された差分閾値よりも大きく、かつ、前記電力変換部温度が予め設定された電力変換部温度閾値よりも高い異常判定条件の成立時に温度異常と判定する異常判定部と、
を備え、
前記異常判定部は、前記異常判定条件が成立しない場合に、前記電力変換部温度が、前記電力変換部温度閾値よりも高い値に設定された電力変換部温度第２閾値よりも高い場合は、温度異常と判定する
ことを特徴とする電力変換装置の温度異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の温度異常検出方法および電力変換装置の温度異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機を駆動させるインバータ装置などの電力変換装置において、冷却水を循環させる冷却装置を備え、電力変換装置を過熱から保護するととともに、電力変換装置あるいは冷却装置の温度異常を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術では、冷却水の温度と電力変換装置の温度との差分と温度閾値との比較に基づいて温度異常検出を行い、駆動制限などの保護制御を行う。したがって、電力変換装置の温度のみに基づいて温度異常を検出するものと比較して、温度異常、言い換えると回転電機の駆動制限の必要判定をより正確に行って、回転電機の駆動力要求に応えつつ、システム保護を図ることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４９０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、冷却水温度が極端に低くなった低温環境下では、電力変化装置温度との差分が大きくなり易いため、従来技術では、電力変換装置自体は、駆動可能な温度であるのに、差分が温度閾値を越えて、電力変換装置の駆動を制限するおそれがあった。【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電力変換装置の駆動が好ましくない温度異常状態をより正確に判定可能な電力変換装置の温度異常検出方法および電力変換装置の温度異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電力変換装置の温度異常検出方法では、まず、電力変換部温度と冷却流体温度との差分を演算する差分演算ステップを実行する。次に、前記差分が予め設定された差分閾値よりも大きく、かつ、電力変換部温度が予め設定された電力変換部温度閾値よりも高い異常判定条件成立時に温度異常と判定する異常判定ステップを実行する。【０００７】
また、本発明の電力変換装置の温度異常検出装置は、電力変換部の温度を検出する電力変換部温度検出部と、電力変換部を通りこの電力変換部の冷却を行う冷却流体流路の冷却流体温度を検出する冷却流体温度検出部と、を備える。
そして、温度異常を判定する異常判定部は、電力変換部温度と冷却流体温度との差分を求め、この差分が予め設定された差分閾値よりも大きく、かつ、電力変換部温度が予め設定された電力変換部温度閾値よりも高い異常判定条件の成立時に温度異常と判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電力変換装置の温度異常検出方法および温度異常検出装置では、低温環境下など、低温の冷却流体温度と電力変換部温度との差分が温度閾値を越えても、電力変換装置自体の温度が電力変換部温度閾値よりも低く作動可能な場合は、温度異常と判定しない。
したがって、電力変換装置の駆動が好ましくない温度異常状態をより正確に判定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の温度異常検出方法を適用した電力変換装置の概略を示す全体図である。
【図２】前記電力変換装置による保護制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３Ａ】実施の形態１との比較例の低温環境下の動作例を示すタイムチャートである。
【図３Ｂ】実施の形態１の低温環境下の動作例を示すタイムチャートである。
【図４Ａ】実施の形態１との比較例の高温環境下の動作例を示すタイムチャートである。
【図４Ｂ】実施の形態１の高温環境下の動作例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の電力変換装置の異常検出方法を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１の電力変換装置の温度異常検出方法および温度異常検出装置について説明する。
（電力変換装置の全体構成）
まず、実施の形態１の温度異常検出方法を適用した電力変換装置Ａの構成を図１に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示す電力変換装置Ａは、第１発電電機１を駆動させる第１インバータ装置（電力変換部）１０および第２発電電機２を駆動させる第２インバータ装置（電力変換部）２０を備える。
【００１２】
第１発電電機１および第２発電電機２は、図示を省略した電気自動車やハイブリッド車両などに搭載されたものである。
なお、両発電電機１，２の用途は、特に限定されるものではない。例えば、両発電電機１，２を、図示を省略した駆動輪に駆動力を与える駆動源として用いてもよい。あるいは、両発電電機１，２の一方を前記駆動源として用い、もう一方を、図示を省略したエンジンなどの駆動源により駆動して発電を行う発電機として用いてもよい。
【００１３】
両インバータ装置１０，２０は、電力変換装置Ａを収容するケーシングＣＡに搭載されている。
第１インバータ装置１０は、バッテリ３からの電力である直流電流を交流電流に変換して第１発電電機１に供給し第１発電電機１を駆動し、また、第１発電電機１が発電した交流電流を直流電流に変換してバッテリ３に供給し充電する。
【００１４】
なお、第１インバータ装置１０は、図示を省略するが、ＩＧＢＴモジュールなどのパワーモジュールや平滑コンデンサを内部に備える。また、バッテリ３として、電圧制御範囲が数百ボルト程度の二次電池（リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等）を採用している。
【００１５】
第２インバータ装置２０も、第１インバータ装置１０と同様に、バッテリ３からの直流電流を交流電流に変換して第２発電電機２に供給可能であり、また、第２発電電機２が発電した交流電流を直流電流に変換しバッテリ３に充電可能とするものである。この第２インバータ装置２０も、図示を省略するが、パワーモジュールや平滑コンデンサを内部に備える。
【００１６】
また、第１インバータ装置１０、第２インバータ装置２０は、それぞれ、内部に半導体素子を備えたパワーモジュールなどの温度（Ｔｉｎ１、Ｔｉｎ２）を検出する第１インバータ温度センサ１１、第２インバータ温度センサ１２を内蔵している。
【００１７】
さらに、電力変換装置Ａは、冷却装置３０を備える。
この冷却装置３０は、冷却水路３１と放熱器３２とポンプ３３と循環路３４とを備え、冷却流体としての冷却水Ｗを循環させ両インバータ装置１０，２０を冷却する。
【００１８】
冷却水路３１は、ケーシングＣＡに形成され、第１の端部の流入口３１ａから、第１インバータ装置１０（前段の電力変換部）、第２インバータ装置２０（後段の電力変換部）、を順に通り、第２の端部の流出口３１ｂに至る流路である。
【００１９】
冷却水路３１には、流出口３１ｂから流入口３１ａに至る流路であって、途中に放熱器３２とポンプ３３とを備えた循環路３４が接続されている。ポンプ３３は、流出口３１ｂから冷却水Ｗを吸入し、流入口３１ａに圧送し、冷却水Ｗを循環させる。放熱器３２は、冷却水Ｗの熱を外気に放熱して冷却水Ｗを冷却する。
【００２０】
さらに、冷却水路３１において第１インバータ装置１０よりも上流の流入口３１ａの付近に水温センサ４０が設けられている。
そして、この水温センサ４０が検出する冷却水温度（冷却流体温度）Ｔｗと、前述の第１インバータ温度センサ１１が検出する第１インバータ温度Ｔｉｎ１とが、第１コントローラ５１に入力される。また、冷却水温度Ｔｗと、第２インバータ温度センサ１２が検出する第２インバータ温度Ｔｉｎ２が、第２コントローラ５２に入力される。なお、第１コントローラ５１および第２コントローラ５２は、いわゆるマイクロコンピュータにより構成されている。
【００２１】
第１コントローラ５１は、第１インバータ装置１０の温度異常の有無を判定し、温度異常との判定時には、少なくとも第１インバータ装置１０および第１発電電機１を保護するための処理を行う。また、第２コントローラ５２は、第２インバータ装置２０の温度異常の有無を判定し、温度異常との判定時には、少なくとも第２インバータ装置２０および第２発電電機２を保護するための処理を行う。なお、両コントローラ５１，５２のいずれかの温度異常判定時に、両インバータ装置１０，２０および両発電電機１，２に対してこれらを保護する処理を行うようにしてもよい。
【００２２】
（両コントローラの構成および保護制御処理）
次に、第１コントローラ５１と第２コントローラ５２の構成について説明する。
第１コントローラ５１は、第１温度差演算部５１ａと第１異常検出部５１ｂとを備える。
第１温度差演算部５１ａは、第１インバータ温度センサ１１が検出する第１インバータ温度Ｔｉｎ１と水温センサ４０が検出する冷却水温度Ｔｗとを入力し、両者の差分である第１差分温度ΔＴ１（ΔＴ１＝Ｔｉｎ１−Ｔｗ）を演算する。
【００２３】
第１異常検出部５１ｂは、第１差分温度ΔＴ１と、第１インバータ温度Ｔｉｎ１とに基づいて温度異常の有無を判定し、温度異常との判定時には、所定の保護動作処理を実行する。この処理の流れを図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２４】
最初のステップＳ１１では、第１温度差演算部５１ａにおいて第１インバータ温度Ｔｉｎ１と冷却水温度Ｔｗとを読み込み、次のステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、第１温度差演算部５１ａにおいて第１インバータ温度Ｔｉｎ１と冷却水温度Ｔｗとの差分である第１差分温度ΔＴ１を、ΔＴ１＝Ｔｉｎ１−Ｔｗの演算により求める。この第１差分温度ΔＴ１および第１インバータ温度Ｔｉｎ１は、第１異常検出部５１ｂに入力される。
【００２５】
次のステップＳ１３では、以下の異常判定条件が成立した場合に、異常（ＹＥＳ）と判定し、それ以外は、非異常（ＮＯ）と判定する。ここで、異常判定条件は、第１異常検出部５１ｂにおいて第１差分温度ΔＴ１が予め設定された差分閾値ΔＴｆａｉｌよりも大きく、かつ、第１インバータ温度Ｔｉｎ１が予め設定されたインバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも大きいことである。
【００２６】
なお、差分閾値ΔＴｆａｉｌは、通常の温度環境下において、第１インバータ装置１０と冷却装置３０とのいずれかの異常の有無を判定できる値であって、実験あるいはシミュレーションに基づいて設定されたもので、例えば、従来技術と同様の特性の値である。また、インバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１は、低温環境下で、第１インバータ装置１０の異常の有無を判定できる値であって、実験あるいはシミュレーションに基づいて設定されたものである。
【００２７】
そして、ステップＳ１３において、ΔＴ１＞ΔＴｆａｉｌかつＴｉｎ１＞Ｔｉｎｆａｉｌ１の異常判定条件成立（ＹＥＳ）時にはステップＳ１５に進み、それ以外（非異常（ＮＯ））の場合は、ステップＳ１４に進む。
【００２８】
ステップＳ１３において非異常と判定された場合に進むステップＳ１４では、さらに、第１インバータ温度Ｔｉｎ１が、インバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２よりも大きいか否か判定する。なお、インバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２は、インバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも高い温度に設定されており（図３Ｂ参照）、高温環境下での第１インバータ装置１０の温度異常を検出する閾値である。このインバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２は、内部の半導体などが作動可能な上限温度（半導体上限温度、図３Ａなど参照）であって、実験あるいはシミュレーションに基づいて設定されたものである。
【００２９】
そして、ステップＳ１４においてＴｉｎ１＞Ｔｉｎｆａｉｌ２の場合は、温度異常（ＹＥＳ）と判定してステップＳ１５に進み、Ｔｉｎ１≦Ｔｉｎｆａｉｌ２の場合は、非温度異常（ＮＯ）と判定して、ステップＳ１１に戻る。
【００３０】
また、ステップＳ１３、ステップＳ１４のいずれかにて温度異常（ＹＥＳ）と判定された場合に進むステップＳ１５では、予め設定された保護動作処理を実行した上で、制御を終了する。なお、この保護動作処理としては、一例として、第１インバータ装置１０および第１発電電機１の作動を停止させる処理があるが、これに限定されない。例えば、第１発電電機１の作動を完全に停止させずに作動に制限を与えたり、あるいは、第１インバータ装置１０および第１発電電機１の作動停止に加え、さらに、第２インバータ装置２０および第２発電電機２の作動停止や作動制限を行うようにしたりしてもよい。
【００３１】
次に、図１に戻り、第２コントローラ５２について説明する。なお、第２コントローラ５２は、第１コントローラ５１と構成および処理の内容が第１コントローラ５１と同様であるため、相違点を主体に説明する。
【００３２】
第２コントローラ５２は、第２温度差演算部５２ａと第２異常検出部５２ｂとを備える。
第２温度差演算部５２ａは、第２インバータ温度Ｔｉｎ２と、第２インバータ装置２０の上流の冷却水温（以下、これを後段冷却水温と称する）Ｔｗ２との差分である第２差分温度ΔＴ２を演算する。
【００３３】
ここで、後段冷却水温度Ｔｗ２は、図１において二点鎖線で示すように、第２インバータ装置２０の上流に水温センサ４２を設け、第２インバータ装置２０の上流の水温である後段冷却水温度Ｔｗ２を直接検出することができる。
【００３４】
あるいは、後段冷却水温度Ｔｗ２は、水温センサ４０が検出する冷却水温度Ｔｗから演算することもできる。本実施の形態１では、第２温度差演算部５２ａは、後段冷却水温度Ｔｗ２を冷却水温度Ｔｗから演算するようにしており、図示のように、冷却水温度Ｔｗと、第２インバータ温度センサ１２が検出する第２インバータ温度Ｔｉｎ２と、を入力する。
【００３５】
すなわち、第２インバータ装置２０の上流の後段冷却水温度Ｔｗ２は、第１インバータ装置１０と熱交換を行って加熱されることにより、水温センサ４０が検出する冷却水温度Ｔｗよりも高温となる。そこで、第２温度差演算部５２ａは、第１インバータ装置１０の動作時の損失を冷却水温度Ｔｗの上昇温度に換算した値を加算値とし、これを水温センサ４０が検出する冷却水温度Ｔｗに加算して後段冷却水温度Ｔｗ２を求める。この損失による上昇温度として、第１インバータ装置１０の動作状態に基づいて演算してもよいが、実施の形態１では、第１インバータ装置１０において想定される最大損失時の第１インバータ装置１０の発熱により冷却水温度Ｔｗが上昇する温度に設定している。なお、最大損失時として、例えば、第１発電電機１のロック時を挙げることができる。このロック時とは、例えば、車両を前進させようとしているのに、車輪が車止めに当たるなどして前進できない場合であって、すなわち、第１発電電機１に通電し駆動させているのに第１発電電機１に回転が生じない場合である。
【００３６】
このようなロック時に、第１発電電機１の損失エネルギーは最大となり、熱エネルギーとして損失される。そして、冷却水温度Ｔｗに加算する加算値は、実際にこのようなロック状態を再現し、その際の、冷却水温度Ｔｗと第１発電電機１に対する指令値と、その際の冷却水温度Ｔｗの上昇温度との関係を、例えば、マップや演算式の形で第１コントローラ５１に記憶しておく。したがって、第２温度差演算部５２ａは、加算時の冷却水温度Ｔｗと第１発電電機１に対する指令値とから加算値を求め、これを冷却水温度Ｔｗに加算し、後段冷却水温度Ｔｗ２を求める。
【００３７】
第２異常検出部５２ｂは、第２差分温度ΔＴ２と第２インバータ温度Ｔｉｎ２とに基づいて、異常の有無を判定し、異常判定時には保護動作処理を実行する。
【００３８】
ここで、第２コントローラ５２における保護制御処理の流れは、図２に示す第１コントローラ５１における処理の流れと同様であるので、フローチャートの図示は省略するが、以下に簡単に説明する。なお、第２コントローラ５２における保護制御処理における図２に示す保護処理との相違点は、第１コントローラ５１で用いた冷却水温度Ｔｗおよび第１インバータ温度Ｔｉｎ１が、後段冷却水温度Ｔｗ２および第２インバータ温度Ｔｉｎ２に代わる点である。また、ステップＳ１２において差分温度ΔＴ２の演算を行う前に、冷却水温度Ｔｗから後段冷却水温度Ｔｗ２を求める演算が追加される点である。
【００３９】
以下に、第２コントローラ５２における保護制御処理を簡単に説明すると、まず、第２温度差演算部５２ａにおいて第２インバータ温度Ｔｉｎ２と冷却水温度Ｔｗとを読み込み、さらに、後段冷却水温度Ｔｗ２を演算する（ステップＳ１１）。
【００４０】
次に、第２温度差演算部５２ａにおいて第２インバータ温度Ｔｉｎ２と後段冷却水温度Ｔｗ２との差分である第２差分温度ΔＴ２を、ΔＴ２＝Ｔｉｎ２−Ｔｗ２の演算により求める（ステップＳ１２）。
【００４１】
次に、第２異常検出部５２ｂにおいて第１の異常判定条件が成立か否か判定する。この第１の異常判定条件は、第２差分温度ΔＴ２が予め設定された差分閾値ΔＴｆａｉｌよりも大きく、かつ、第２インバータ温度Ｔｉｎ２が予め設定されたインバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも大きいことにより成立する（ステップＳ１３）。なお、差分閾値ΔＴｆａｉｌ、インバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１は、上述した第１コントローラ５１で用いた値と同じ値を用いてもよいし、第２インバータ装置２０などの特性に応じ、第１コントローラ５１で用いた値とは異なる値としてもよい。
そして、第１の異常判定条件の非成立（ＮＯ）時には、さらに、第２インバータ温度Ｔｉｎ２が、インバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２よりも大きい（第２の異常判定条件成立）か否か判定する（ステップＳ１４）。
【００４２】
そして、第１の異常判定条件、第２の異常判定条件とのいずれかの成立時には、保護動作処理を実行し、両異常判定条件の非成立時には、上述の処理を繰り返す（ステップＳ１５）。
【００４３】
（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の作用について説明する。
各インバータ装置１０，２０を駆動させると、図示を省略したパワーモジュールやスイッチング素子に損失分の熱が発生し、各インバータ温度Ｔｉｎ１，Ｔｉｎ２が上昇する。また、その各インバータ装置１０，２０は、冷却装置３０により冷却され、これに伴い、冷却水路３１の冷却水温度Ｔｗが上昇する。そして、冷却水は、放熱器３２で放熱されて冷却された後、再び、冷却水路３１に供給される。
【００４４】
そして、第１コントローラ５１、第２コントローラ５２では、第１、第２各インバータ装置１０，２０に内蔵されたパワーモジュールの半導体素子などの温度異常を検出し、これらが熱により破壊されるのを防ぐ保護制御を実行する。
【００４５】
（解決課題）
ここで、本実施の形態１の作用効果の説明の前に、従来のように、差分温度ΔＴのみに基づいて異常判定を行った場合の解決すべき課題について図３Ａ、図４Ａに基づいて説明する。なお、以下の、課題の説明および実施の形態１の作用の説明では、両インバータ装置１０，２０のうち、第１インバータ装置１０が駆動した場合を代表して説明する。
【００４６】
（低温時の課題）
図３Ａは、冷却水温度Ｔｗが極低温となった低温環境下において、第１発電電機１の駆動を開始し（ｔ０の時点）、第１インバータ温度Ｔｉｎ１が徐々に上昇した場合を示している。この場合、冷却水温度Ｔｗが低いことから、駆動開始（ｔ０の時点）後、差分温度ΔＴが徐々に大きくなる。
【００４７】
そして、ｔ１の時点で、差分温度ΔＴが差分閾値ΔＴｆａｉｌを越え、保護動作処理が実行され、第１インバータ温度Ｔｉｎ１が低下されるとともに、差分温度ΔＴも低下する。
【００４８】
しかしながら、この場合、差分温度ΔＴが大きな値となる原因は、冷却水温度Ｔｗが低いことにあり、第１インバータ装置１０に設けられた半導体自体の温度である半導体温度Ｔｓｅは、この半導体が正常に作動する上限温度である半導体上限温度よりも低い。したがって、本来、保護動作処理を実行する必要が無い状況で、過剰に保護を行っており、第１発電電機１は、本来の駆動力を発揮できないという問題が生じる。
【００４９】
（低温時の実施の形態１の動作）
次に、図３Ｂに基づいて、実施の形態１の作動を説明する。
図３Ｂも、図３Ａと同様に、低温環境下でｔ０の時点で第１発電電機１の駆動を開始した場合を示している。
【００５０】
この場合、図３Ａと同様に、冷却水温度Ｔｗが低いことから、第１インバータ温度Ｔｉｎ１との差分温度ΔＴ１の値が大きくなり、ｔ１１の時点で、差分閾値ΔＴｆａｉｌを越える。しかしながら、この時点（ｔ１１）では、第１インバータ温度Ｔｉｎ１がインバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも低いため、第１の異常判定条件が不成立となる。
【００５１】
すなわち、実施の形態１では、第１の異常判定条件が、ΔＴ１＞ΔＴｆａｉｌかつＴｉｎ１＞Ｔｉｎｆａｉｌ１であるから、ΔＴ１＞ΔＴｆａｉｌとなっただけのｔ１１の時点では、第１の異常判定条件が成立せず、その時点では、保護動作処理は実行しない。
【００５２】
その後、第１インバータ温度Ｔｉｎ１がインバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１上昇を続け、ｔ１２の時点でインバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１に達する。すなわち、このｔ１２の時点で、ΔＴ＞ΔＴｆａｉｌかつＴｉｎ１＞Ｔｉｎｆａｉｌ１の第１の異常判定条件が成立する。これにより、保護動作処理を開始し、第１インバータ温度Ｔｉｎ１が低下し、かつ、半導体温度Ｔｓｅが低下する。
【００５３】
このように、本実施の形態１では、図３Ａの動作例と比較して、保護動作処理の開始時点（ｔ１２）が比較例の保護動作開始時点（ｔ１）よりも遅く、図３Ａの過剰保護の領域も第１インバータ装置１０および第１発電電機１の駆動を続けることができる。
これにより、第１インバータ装置１０の適切な保護を行いつつ、無用な第１インバータ装置１０および第１発電電機１の動作停止や動作制限を回避することができる。
【００５４】
（高温時の課題）
次に、高温時の比較例および実施の形態１の作動について説明する。
まず、比較例の課題を図４Ａに基づいて説明する。
図４Ａは、高温環境下での走行直後などのように、冷却水温度Ｔｗおよび第１インバータ温度Ｔｉｎ１が共に高く、かつ、そのことから差分温度ΔＴが低いｔ０の時点から、第１発電電機１および第１インバータ装置１０の駆動を開始した場合の動作を示す。
【００５５】
この場合、上記のように差分温度ΔＴが低いことから、差分温度ΔＴは、差分閾値ΔＴｆａｉｌよりも低いままであり、保護動作処理は実行されない。
【００５６】
しかしながら、上記のように第１インバータ温度Ｔｉｎ１は、高いことから、ｔ３１の時点で、半導体温度Ｔｓｅが半導体上限温度に達しており、適切な保護動作が実行されない。
【００５７】
（高温時の実施の形態１の動作）
次に、図４Ｂに基づいて、本実施の形態１の動作を説明する。
図４Ｂも、図４Ａと同様に、高温環境下で冷却水温度Ｔｗおよび第１インバータ温度Ｔｉｎ１が共に高く、かつ、そのことから差分温度ΔＴ１が低い状況で、ｔ０の時点で第１発電電機１および第１インバータ装置１０の駆動を開始した場合の動作を示す。
【００５８】
この場合、図４Ａと同様に、差分温度ΔＴ１が小さいことから、ΔＴ１≦ΔＴｆａｉｌでありステップＳ１３の第１の異常判定条件は成立しない。しかしながら、第１インバータ温度Ｔｉｎ１が高いことから、ｔ３１の時点で、第１インバータ温度Ｔｉｎ１がインバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２に達し、第２の異常判定条件が成立し、保護動作処理を実行する。
これにより、図示のように、ｔ３１の時点から半導体温度Ｔｓｅが低下を開始し、半導体上限温度に達するのが防止される。
【００５９】
（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の効果を列挙する。
１）実施の形態１の電力変換装置Ａの温度異常検出方法は、
電力を変換して伝送する電力変換部としての第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）と、第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）の冷却を行う冷却水路３１と、を備えた電力変換装置Ａの温度異常検出方法であって、
第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）の温度としての第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）と冷却水路３１の冷却流体温度である冷却水温度Ｔｗ（Ｔｗ２）との差分である差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）を演算する差分演算ステップ（ステップＳ１２）と、
差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）が予め設定された差分閾値ΔＴｆａｉｌよりも大きく、かつ、第１インバータ温度Ｔｉｎ１（Ｔｉｎ２）が予め設定された電力変換部温度閾値としてのＴｉｎｆａｉｌよりも高い第１の異常判定条件成立時に温度異常と判定する第１の異常判定ステップ（ステップＳ１３）と、
を備えることを特徴とする。
したがって、低温環境下などでは差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）が差分閾値ΔＴｆａｉｌよりも大きくても、第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）が、インバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも低い正常作動可能な温度では、第１の異常判定条件が成立しない。
これにより、差分温度ΔＴと差分閾値ΔＴｆａｉｌとの比較のみで保護動作処理の実行の判定を行うものと比較して、過剰保護による駆動停止や駆動制限を回避できる。
【００６０】
２）実施の形態１の電力変換装置Ａの温度異常検出方法は、
第１の異常判定ステップ（ステップＳ１３）で第１の異常判定条件が成立しない場合に、第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）が、インバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも高い値に設定されたインバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２よりも高い場合は、温度異常と判定する第２の異常判定ステップ（ステップＳ１４）を備えることを特徴とする。
したがって、高温環境下で差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）が小さい場合であって、第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）がインバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２よりも高い場合は、第２の異常判定条件が成立する。このように、第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）の作動が困難な高温となった場合には、差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）にかかわらず、適切な温度異常判定を行って、第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）に高温による不具合が生じるのを回避できる。
【００６１】
３）実施の形態１の電力変換装置Ａの温度異常検出方法は、
電力変換部として冷却水路３１に沿って第１インバータ装置１０および第２インバータ装置２０が設けられ、
差分演算ステップ（ステップＳ１２）は、
第１、第２インバータ装置１０，２０のうち、冷却水路３１の上流側に配置された前段の電力変換部としての第１インバータ装置１０については、この第１インバータ温度Ｔｉｎ１と冷却水温度Ｔｗとの差分温度ΔＴ１を求め、
第１インバータ装置１０よりも冷却水路３１の下流に配置された後段の電力変換部としての第２インバータ装置２０については、冷却水温度Ｔｗに第１インバータ装置１０の損失分を温度に換算して加算した温度としての冷却水温度Ｔｗ２と、第２インバータ温度Ｔｉｎ２と、の差分温度ΔＴ２を求めることを特徴とする。
したがって、後段の電力変換部としての第２インバータ装置２０の上流の後段冷却水温度Ｔｗ２を検出する水温センサ４２を設ける必要が無く、部品点数およびコストの低減を図ることができる。
【００６２】
４）実施の形態１の電力変換装置の温度異常検出装置は、
損失分を換算した温度として、第１インバータ装置１０で想定される最大損失による温度に基づいて設定した値を使用することを特徴とする。
したがって、温度加算のための演算を簡略化してコストを抑えることができる。
【００６３】
５）実施の形態１の電力変換装置の温度異常検出装置は、
電力を変換して伝送する電力変換部としての第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）と、
第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）を通り第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）の冷却を行う冷却水路３１と、
第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）の温度を検出する電力変換部温度検出部としての第１インバータ温度センサ１１（第２インバータ温度センサ１２）と、
冷却水路３１の冷却水温度Ｔｗを検出する冷却流体温度検出部としての水温センサ４０と、
冷却水温度Ｔｗ（Ｔｗ２）と第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）とを入力し、第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）と冷却水温度Ｔｗ（Ｔｗ２）との差分としての差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）を求め、差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）が予め設定された差分閾値ΔＴｆａｉｌよりも大きく、かつ、第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）が予め設定されたインバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも高い異常判定条件の成立時に温度異常と判定する異常判定部としての第１コントローラ５１（第２コントローラ５２）と、
を備えることを特徴とする。
したがって、低温環境下などでは差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）が差分閾値ΔＴｆａｉｌよりも大きくても、第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）が、インバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも低い正常作動可能な温度では、第１の異常判定条件が成立しない。
これにより、差分温度ΔＴと差分閾値ΔＴｆａｉｌとの比較のみで保護動作処理の実行の判定を行うものと比較して、過剰保護による駆動停止や駆動制限を回避できる。
【００６４】
さらに、実施の形態１の電力変換装置の温度異常検出装置は、
第１の異常判定ステップ（ステップＳ１３）で第１の異常判定条件が成立しない場合に、第１コントローラ５１（第２コントローラ５２）は、第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）が、インバータ温度異常第１閾値Ｔｉｎｆａｉｌ１よりも高い値に設定されたインバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２よりも高い場合に温度異常と判定することを特徴とする。
したがって、高温環境下で差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）が小さい場合であって、第１インバータ温度Ｔｉｎ１（第２インバータ温度Ｔｉｎ２）がインバータ温度異常第２閾値Ｔｉｎｆａｉｌ２よりも高い場合は、第２の異常判定条件が成立する。このように、第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）の作動が困難な高温となった場合には、差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）にかかわらず、適切な温度異常判定を行って、第１インバータ装置１０（第２インバータ装置２０）に高温による不具合が生じるのを回避できる。
【００６５】
（他の実施の形態）
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。なお、他の実施の形態の説明において、実施の形態１および他の実施の形態の共通する構成には当該実施の形態と同じ符号を付して説明を省略し、当該実施の形態との相違点のみ説明する。
【００６６】
（実施の形態２）
実施の形態２は、第２コントローラ５２において、第１インバータ装置１０の損失分を温度に換算して冷却水温度Ｔｗに加算する加算値の求め方の他の例を示す。
実施の形態２では、冷却水温度Ｔｗに加算する加算値（第１インバータ装置１０の損失分を温度に換算した値）を、第１インバータ装置１０における電流Ｉ、キャリア周波数ｆ、半導体特性を含む損失演算情報に基づいて演算する。
なお、第１インバータ装置１０は、周知のブリッジ接続した絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor、以下、IGBTと称する）、ならびに、ダイオード（Free Wheeling Diode、以下、FWDと称する）を備える。
【００６７】
そこで、第１インバータ装置１０のIGBTにおける定常損失を、下記の式（１）により求め、IGBTのスイッチング損失を下記の式（２）により求める。
また、第１インバータ装置１０のFWDにおける定常損失を、下記の式（３）により求め、FWDにおけるスイッチング損失を下記の式（４）により求める。
そして、これらの値から第１インバータ装置１０のパワーモジュール損失を、下記の式（５）により求める。
［式１］
0006468401.tif 000002
［式２］
0006468401.tif 000003
［式３］
0006468401.tif 000004
［式４］
0006468401.tif 000005
［式５］
0006468401.tif 000006
Ic;IGBTのスイッチング素子電流（第１発電電機電流）
Vce(sat)；IGBTのスイッチング素子のON電圧
D；PWM変調率
Esw;IGBTの1pulseあたりのスイッチング損失
ｆ；PWMキャリア周波数
N(I)；IGBTチップ数
N(F)；FWDチップ数
Vf: FWDのスイッチング素子のON電圧
Err;FWDの1pulseあたりのスイッチング損失
【００６８】
上述の式から得られた第１インバータ装置１０の損失（パワーモジュール損失Ｐ（ＰＭ））を温度に換算し、さらに冷却水の上昇温度に相当する加算値を演算する。
なお、この加算値は、予め繰り返し実験を行って、パワーモジュール損失Ｐ（ＰＭ）と冷却水温度Ｔｗとに応じて得られるように設定したテーブルあるいは演算式により求める。
【００６９】
したがって、実施の形態２では、第１インバータ装置１０の実際の損失による発熱により冷却水Ｗの温度上昇により近い値を加算値とすることができ、これにより、異常検出精度がより高いものとなる。
【００７０】
（実施の形態２の効果）
2-1）実施の形態２の電力変換装置の温度異常検出装置は、
第２コントローラ５２の第２温度差演算部５２ａは、冷却水温度Ｔｗに加算する損失分を換算した温度である加算値として、第１インバータ装置１０のパワーモジュールにおける電流Icや電圧Vce(sat)、キャリア周波数ｆ、半導体特性としてのPWM変調率Ｄ， IGBTチップ数N(I)、FWDチップ数N(F) を含む損失演算情報に基づいて演算した値を使用することを特徴とする。
したがって、第１インバータ装置１０の動作状態に応じた最適の加算値を求めることができ、より精度の高い異常検出を行うことができる。
なお、加算値は、電流Ic、電圧Vce(sat)、半導体特性（キャリア周波数ｆ、PWM変調率Ｄ，IGBTチップ数N(I)、FWDチップ数N(F)）のいずれかに基づいて求めることができる。
【００７１】
（実施の形態３）
実施の形態３は、第１インバータ装置１０の損失分を温度に換算して冷却水温度Ｔｗに加算する加算値の求め方を実施の形態１、２と異ならせた例である。
【００７２】
すなわち、実施の形態３では、第１インバータ装置１０の損失分を温度に換算して加算する加算値として、第１インバータ温度Ｔｉｎ１と、冷却水温度Ｔｗとの差分温度ΔＴ１に基づいて推定した値を使用するようにした。
【００７３】
ここで損失推定は、第１温度差演算部５１ａが演算した差分温度ΔＴ１を入力し、この差分温度ΔＴ１から第１インバータ装置１０の損失を逆算する。さらに、第２コントローラ５２の第２温度差演算部５２ａは、この損失分による冷却水の温度上昇分に相当する加算値を推定し、この加算値を冷却水温度Ｔｗに加算した温度を後段冷却水温度Ｔｗ２とする。なお、この加算値の推定は、予め差分温度ΔＴ１およびその時の第１発電電機１の駆動状態（例えば、力行、回生、ロックなど）に応じた値が、マップの状態で記憶されている。
なお、第２コントローラ５２の第２温度差演算部５２ａは、上記の加算温度と第２インバータ温度Ｔｉｎ２との差分温度ΔＴ２を演算する。
【００７４】
このように、実施の形態３では、差分温度ΔＴ１（ΔＴ２）に基づいて、推定した第１インバータ装置１０の損失分に応じた冷却水の温度上昇を推定する。
したがって、加算温度として、後段冷却水温度Ｔｗ２を高精度で求めることができ、これにより、異常検出精度がより高いものとなる。
【００７５】
（実施の形態３の効果）
3-1）実施の形態３の電力変換装置の温度異常検出装置は、
第２コントローラ５２の第２温度差演算部５２ａは、加算する損失分の温度として、第１インバータ装置１０の温度である第１インバータ温度Ｔｉｎ１と冷却水温度Ｔｗとの差分である差分温度ΔＴ１に基づいて推定した値を使用することを特徴とする。
すなわち、第１インバータ温度Ｔｉｎ１と冷却水温度Ｔｗとの差分により第１インバータ装置１０の発熱状態を推定し、これにより、高い精度で加算値を求めることができる。よって、この高精度の加算値に基づいて、後段冷却水温度Ｔｗ２を高精度で推定し、これに基づいて高精度で第２インバータ装置２０の異常検出を行うことができる。
【００７６】
以上、本発明の電力変換装置の温度異常検出方法および電力変換装置の温度異常検出装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７７】
例えば、実施の形態では、電力を変換して伝送する複数の電力変換部としてインバータ装置を示したが、電力変換部としてはインバータ装置に限らず、コンバータなどの他の電力変換部を用いることもできる。したがって、電力変換部の出力対象としても、実施の形態では、発電電機を示したが、出力対象としては、これに限定されず、バッテリなど、他のものを用いることができる。
【００７８】
また、実施の形態では、電力変換装置としてのインバータ装置の数を「２」としたものを示したが、電力変換装置の数としては、「１」としてもよいし、「３」以上の複数としてもよい。
【００７９】
また、冷却流体流路を流れる冷媒流体として冷却水を示したが、冷媒流体としてはこれに限定されず、水以外の油などの液体あるいは気体などの他の流体を用いることができる。
【００８０】
さらに、実施の形態１では、前段の電力変換部の損失分の温度を加算した温度として、第１インバータ装置において想定される最大損失時の水温の上昇温度に設定したが、これに限定されない。例えば、第１発電電機の駆動状態に応じ、その駆動状態での最大損失時の水温の上昇温度としてもよい。すなわち、力行、回生、ロックなどの駆動状態別の最大損失時の上昇温度としてもよい。
【００８１】
また、損失分の上昇温度として、実施の形態２では、各式（１）〜（５）に基づいて求める例を示したが、電力変換部に供給される電流、キャリア周波数、半導体特性を含む損失演算情報に基づいて演算した値であれば、各式（１）〜（５）に限定されるものではない。
【図１】
0006468401.tif 000007
【図２】
0006468401.tif 000008
【図３Ａ】
0006468401.tif 000009
【図３Ｂ】
0006468401.tif 000010
【図４Ａ】
0006468401.tif 000011
【図４Ｂ】
0006468401.tif 000012