(57)【要約】【課題】負荷駆動回路の熱的保護と冷却装置の省電力化との両立が可能な冷却システムおよびそれを備える車両を提供する。【解決手段】制御装置４０は、車両のアクセル開度から決定された交流モータＭ１の要求出力に基づいて電流指令を生成し、かつ、実際のモータ電流が電流指令と一致するようにインバータ１４を構成するパワー素子のスイッチング動作を制御する。さらに制御装置４０は、アクセル開度に基づいてインバータ１４に発生する損失を推定し、推定した損失に基づいて冷媒路５２〜５８を通流する冷却水の目標流量Ｑ＊を設定する。制御装置４０は、その設定された目標流量Ｑ＊で冷却水が循環するようにウォーターポンプ６０を駆動するための信号ＰＷＲを生成してウォーターポンプ６０へ出力する。ウォーターポンプ６０は信号ＰＷＲに応じて回転数が制御され、目標流量Ｑ＊に一致した流量の冷却水を冷媒路５２〜５８に循環させる。【選択図】図１
2008253098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のスイッチング動作により電源と電気負荷との間で電力変換を行なう駆動回路と、
前記電源から電力の供給を受けて前記駆動回路を冷却する冷却装置と、
前記駆動回路に対する冷却媒体の供給量を制御する冷却制御装置とを備え、
前記冷却制御装置は、
前記駆動回路に発生する電力損失を推定する電力損失推定手段と、
推定した前記電力損失に基づいて前記冷却媒体の供給量を決定する供給量決定手段とを含む、冷却システム。
【請求項２】
前記電力損失推定手段は、前記電気負荷に対する要求出力から前記電力損失を推定する第１の損失推定手段を含み、
前記供給量決定手段は、予め設定された前記電力損失と前記冷却媒体の供給量との関係に基づいて、推定された前記電力損失に対応する前記冷却媒体の供給量を決定する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記電気負荷は、車両の駆動力を発生する回転電機であり、
前記車両のアクセル開度から決定された前記回転電機に対する要求出力に基づいて電流指令を生成するとともに、前記回転電機の駆動電流が前記電流指令に一致するように前記スイッチング動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記第１の損失推定手段は、前記アクセル開度に基づいて前記電力損失を推定する、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記電気負荷は、車両の駆動力を発生する回転電機であり、
前記回転電機の出力が前記要求出力に一致するように前記スイッチング動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記第１の損失推定手段は、前記回転電機の出力と前記電力損失との関係を予め設定しており、設定した前記関係に基づいて前記要求出力に対応する前記電力損失を推定する、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記駆動回路の入力電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
前記電力損失推定手段は、前記電圧センサが検出した前記入力電圧を用いて、前記第１の損失推定手段により推定された前記電力損失を補正する電力損失補正手段をさらに含み、
前記供給量決定手段は、予め設定された前記電力損失と前記冷却媒体の供給量との関係に基づいて、補正された前記電力損失に対応する前記冷却媒体の供給量を決定する、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記電気負荷は、車両の駆動力を発生する回転電機であり、
前記回転電機に対する要求出力に基づいて電流指令を生成するとともに、前記回転電機の駆動電流が前記電流指令に一致するように前記スイッチング動作を制御する制御装置と、
前記駆動電流を検出する電流センサとをさらに備え、
前記電力損失推定手段は、前記駆動電流から前記電力損失を推定する第２の損失推定手段を含み、
前記第２の損失推定手段は、前記駆動電流と前記電力損失との関係を予め設定しており、設定した前記関係に基づいて、検出された前記駆動電流に対応する前記電力損失を推定し、
前記供給量決定手段は、予め設定された前記電力損失と前記冷却媒体の供給量との関係に基づいて、推定された前記電力損失に対応する前記冷却媒体の供給量を決定する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記電力損失推定手段は、前記駆動回路の入力電力および出力電力をそれぞれ演算するとともに、演算した前記入力電力および前記出力電力の差分から前記電力損失を算出する第３の損失推定手段を含み、
前記供給量決定手段は、予め設定された前記電力損失と前記冷却媒体の供給量との関係に基づいて、算出された前記電力損失に対応する前記冷却媒体の供給量を決定する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記冷却装置は、
前記冷却媒体を通流する冷媒路と、
前記冷媒路に配設され、前記冷却媒体を冷却するラジエータと、
前記電源から電力の供給を受けて回転駆動されて前記冷媒路に前記冷却媒体を循環させるポンプとを含み、
前記冷却制御装置は、決定された前記冷却媒体の供給量に応じて前記ポンプの吐出量を制御する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記冷却装置は、
前記冷却媒体を通流する冷媒路と、
前記冷媒路に配設され、前記冷却媒体を冷却するラジエータと、
前記電源から電力の供給を受けて回転駆動されて前記冷媒路に前記冷却媒体を循環させるポンプと、
前記ポンプと前記駆動回路との間の前記冷媒路に配設され、開弁量に応じて前記冷却媒体の少なくとも一部を前記駆動回路に通流させるための流量制御弁とを含み、
前記冷却制御装置は、決定された前記冷却媒体の供給量に応じて前記開弁量を制御する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記冷却装置は、
前記ラジエータに冷却空気を供給するためのファンをさらに含み、
前記冷却制御装置は、推定した前記電力損失に基づいて前記冷却空気の供給量を制御する、請求項８または請求項９に記載の冷却システム。
【請求項１１】
前記冷却装置は、
圧縮機、凝縮器、減圧機、および蒸発器を有して構成された冷凍サイクルを含み、
前記冷却制御装置は、決定された前記冷却媒体の供給量に応じて前記圧縮機の吐出量を制御する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１２】
前記冷却装置は、前記凝縮器に冷却空気を供給するためのファンをさらに含み、
前記冷却制御装置は、推定した前記電力損失に基づいて前記冷却空気の供給量を制御する、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１３】
前記冷却媒体は、前記スイッチング素子の動作温度よりも低い沸点を有し、
前記冷却装置は、前記冷却媒体を前記スイッチング素子が固着された冷却板に衝突させて沸騰により前記駆動回路を冷却する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１４】
前記スイッチング素子は、シリコンカーバイドからなるパワー素子である、請求項１３に記載の冷却システム。
【請求項１５】
前記スイッチング素子は、窒化ガリウム系のパワー素子である、請求項１３に記載の冷却システム。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の冷却システムを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却システムおよびそれを備える車両に関し、特に、負荷駆動回路の冷却システムおよびその冷却システムを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧の電池から供給される直流電力をインバータによって３相交流電力に変換し、これにより３相交流モータを回転させることにより得ている。また、車両の減速時には、逆に３相交流モータの回生発電により得られる回生エネルギーを電池に蓄電することにより、エネルギーを無駄なく利用して走行している。
【０００３】
このようなハイブリッド自動車または電気自動車において、インバータはスイッチング素子のスイッチング動作により発熱する。そのため、インバータを過熱による熱破壊から保護するための冷却装置を設ける必要がある。
【０００４】
従来より、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等においては、シリンダ内の燃焼ガス温度が２０００℃以上にもなるため、冷却水やオイル等の冷却液を循環させて、これらの部分を冷却する構成が採られている（たとえば特許文献１〜３参照）。
【０００５】
たとえば特開２０００−２９７６４３号公報（特許文献１）は、流量制御バルブを有する冷却液用の戻し通路を設け、エンジン側への冷却液の供給量を、エンジンの負荷状態に合わせて調整制御することにより、エンジンの冷却による熱損失を少なくして、エンジンの燃費を向上できるエンジンの冷却装置を開示する。
【０００６】
また、特開平１１−２９４１６４号公報（特許文献２）は、エンジンの冷却水の熱を放熱するためのラジエータに対向して設けられた冷却ファンと、エンジンとラジエータとの間の冷却水通路に設けられて冷却水の流量を規制する開弁量が制御されるサーモスタットとを備える冷却ファンの制御装置を開示する。これによれば、冷却水の水温とエンジン負荷域とに応じてサーモスタットの開弁量を制御するのに連動して冷却ファンの回転数を制御することにより、冷却ファンの無駄な稼動を防止している。
【０００７】
さらに、特開平１０−８９６０号公報（特許文献３）は、エンジンの運転状態に基づいてエンジンの発熱量を予測し、この発熱量に見合う熱量を冷却液から放熱させるのに必要な冷却ファン動力を予測して、冷却ファンをフィードフォワード的に駆動する車両用冷却ファン装置を開示する。
【０００８】
また、ハイブリッド車両の冷却装置に関しても、たとえば特開平１１−２８５１０６号公報（特許文献４）および特開２００４−３２４６１３号公報（特許文献５）には、電動モータおよび電源装置の少なくとも一方との間に冷却水が循環するラジエータと、ラジエータに冷却風を供給する電動ファンとを設け、電動モータおよび電源装置の検出出力と原動機（エンジンおよび電動モータ）の予測負荷とに基づいて電動ファンの冷却風量を制御するファン駆動手段が開示される。
【０００９】
さらに、半導体素子の冷却装置としては、たとえば特開平２００３−３１４９１０号公報（特許文献６）に、半導体素子冷却板に設けた温度センサの温度と設定温度との差分により冷媒ポンプの回転数を制御するものが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２９７６４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２９４１６４号公報
【特許文献３】特開平１０−８９６０号公報
【特許文献４】特開平１１−２８５１０６号公報
【特許文献５】特開２００４−３２４６１３号公報
【特許文献６】特開平２００３−３１４９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
インバータの冷却装置においては、一般的に、ラジエータとインバータとの間に冷媒路を設け、電動ウォーターポンプを駆動させて冷媒路に冷却水を循環させる構成が広く採用されている。本構成において、電動ウォーターポンプは、車両に搭載された電源から電力の供給を受けて回転駆動する。したがって、電動ウォーターポンプの消費電力が大きくなるに従って、車両の燃費を悪化させる結果となる。
【００１１】
しかしながら、上述した従来の冷却装置のうち、エンジンの冷却装置については、エンジンを略一定温度に保つことによってエンジンの燃費向上を図ることを目的とするに留まり、電動ウォーターポンプの省電力化については何ら検討されていない。これは、多くのエンジンの冷却装置において、ウォーターポンプはエンジンのクランクシャフトからの回転力を受けて駆動されることから、消費電力への配慮がなされていないことによる。
【００１２】
また、半導体素子冷却板の温度の検出結果に応じて冷媒ポンプの回転数を制御するものについては、低温時における冷媒ポンプの消費電力を低減できるものの、モータの要求出力の急変によってインバータの発熱量が急激に増加した場合には、実際のインバータの温度上昇に対して冷却能力の制御が追従できないという問題が起こり得る。その結果、インバータの過熱を十分に防止できず、インバータを熱破壊させる可能性が生じる。
【００１３】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、負荷駆動回路の熱的保護と冷却装置の省電力化との両立が可能な冷却システムを提供することである。
【００１４】
また、この発明の別の目的は、負荷駆動回路の熱的保護と冷却装置の省電力化との両立が可能な冷却システムを備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明によれば、冷却システムは、スイッチング素子のスイッチング動作により電源と電気負荷との間で電力変換を行なう駆動回路と、電源から電力の供給を受けて駆動回路を冷却する冷却装置と、駆動回路に対する冷却媒体の供給量を制御する冷却制御装置とを備える。冷却制御装置は、駆動回路に発生する電力損失を推定する電力損失推定手段と、推定した電力損失に基づいて冷却媒体の供給量を決定する供給量決定手段とを含む。
【００１６】
上記の冷却システムによれば、駆動回路に発生する損失に対して適切な冷却媒体の供給量が設定されるため、冷却媒体の供給量を一律に固定する冷却装置に対して、冷却装置の省電力化が図られる。また、低損失時には冷却媒体の供給量を減少させることができるため、冷却装置における圧力損失を低減して冷却効率を高めることができる。さらに、温度上昇が予想される駆動回路に対して適切な量の冷却媒体を応答性良く供給することができるため、駆動回路の熱的保護を確実に行なうことができる。
【００１７】
好ましくは、電力損失推定手段は、電気負荷に対する要求出力から電力損失を推定する第１の損失推定手段を含む。供給量決定手段は、予め設定された電力損失と冷却媒体の供給量との関係に基づいて、推定された電力損失に対応する冷却媒体の供給量を決定する。
【００１８】
上記の冷却システムによれば、温度上昇が予想される駆動回路に対して適切な量の冷却媒体を応答性良く供給することができるため、駆動回路の熱的保護と冷却装置の省電力化との両立を実現することができる。
【００１９】
好ましくは、電気負荷は、車両の駆動力を発生する回転電機である。冷却システムは、車両のアクセル開度から決定された回転電機に対する要求出力に基づいて電流指令を生成するとともに、回転電機の駆動電流が電流指令に一致するようにスイッチング動作を制御する制御装置をさらに備える。第１の損失推定手段は、アクセル開度に基づいて電力損失を推定する。
【００２０】
上記の冷却システムによれば、要求出力の決定要素であるアクセル開度に基づいて冷却媒体の供給量が設定されるため、簡易に駆動回路の熱的保護と冷却装置の省電力化との両立を図ることができる。
【００２１】
好ましくは、電気負荷は、車両の駆動力を発生する回転電機である。冷却システムは、回転電機の出力が要求出力に一致するようにスイッチング動作を制御する制御装置をさらに備える。第１の損失推定手段は、回転電機の出力と電力損失との関係を予め設定しており、設定した関係に基づいて要求出力に対応する電力損失を推定する。
【００２２】
上記の冷却システムによれば、要求出力に基づいて冷却媒体の供給量が設定されるため、簡易に駆動回路の熱的保護と冷却装置の省電力化とを両立させることができる。
【００２３】
好ましくは、冷却システムは、駆動回路の入力電圧を検出する電圧センサをさらに備える。電力損失推定手段は、電圧センサが検出した入力電圧を用いて、第１の損失推定手段により推定された電力損失を補正する電力損失補正手段をさらに含む。供給量決定手段は、予め設定された電力損失と冷却媒体の供給量との関係に基づいて、補正された電力損失に対応する冷却媒体の供給量を決定する。
【００２４】
上記の冷却システムによれば、冷却媒体の供給量をより一層駆動回路の損失に適合させることができるため、冷却装置の消費電力をさらに低減することができる。
【００２５】
好ましくは、電気負荷は、車両の駆動力を発生する回転電機である。冷却システムは、回転電機に対する要求出力に基づいて電流指令を生成するとともに、回転電機の駆動電流が電流指令に一致するようにスイッチング動作を制御する制御装置と、駆動電流を検出する電流センサとをさらに備える。電力損失推定手段は、駆動電流から電力損失を推定する第２の損失推定手段を含む。第２の損失推定手段は、駆動電流と電力損失との関係を予め設定しており、設定した関係に基づいて、検出された駆動電流に対応する電力損失を推定する。供給量決定手段は、予め設定された電力損失と冷却媒体の供給量との関係に基づいて、推定された電力損失に対応する冷却媒体の供給量を決定する。
【００２６】
上記の冷却システムによれば、駆動電流に基づいて冷却媒体の供給量が設定されるため、冷却媒体の供給量をより一層駆動回路の損失に適合させることができる。そのため、冷却装置の消費電力をさらに低減することができる。
【００２７】
好ましくは、電力損失推定手段は、駆動回路の入力電力および出力電力をそれぞれ演算するとともに、演算した入力電力および出力電力の差分から電力損失を算出する第３の損失推定手段を含む。供給量決定手段は、予め設定された電力損失と冷却媒体の供給量との関係に基づいて、算出された電力損失に対応する冷却媒体の供給量を決定する。
【００２８】
上記の冷却システムによれば、電力損失の演算結果に基づいて冷却媒体の供給量が設定されるため、冷却媒体の供給量をより一層駆動回路の損失に適合させることができる。そのため、冷却装置の消費電力をさらに低減することができる。
【００２９】
好ましくは、冷却装置は、冷却媒体を通流する冷媒路と、冷媒路に配設され、冷却媒体を冷却するラジエータと、電源から電力の供給を受けて回転駆動されて冷媒路に冷却媒体を循環させるポンプとを含む。冷却制御装置は、決定された冷却媒体の供給量に応じてポンプの吐出量を制御する。
【００３０】
上記の冷却システムによれば、駆動回路の電力損失に応じてポンプの吐出量を可変としたことにより、駆動回路の冷却に必要な冷却能力を確保しながら、ポンプの消費電力を低減することができる。
【００３１】
好ましくは、冷却装置は、冷却媒体を通流する冷媒路と、冷媒路に配設され、冷却媒体を冷却するラジエータと、電源から電力の供給を受けて回転駆動されて冷媒路に冷却媒体を循環させるポンプと、ポンプと駆動回路との間の冷媒路に配設され、開弁量に応じて冷却媒体の少なくとも一部を駆動回路に通流させるための流量制御弁とを含む。冷却制御装置は、決定された冷却媒体の供給量に応じて開弁量を制御する。
【００３２】
上記の冷却システムによれば、駆動回路の電力損失に応じて駆動回路を通流する冷却媒体の流量を可変としたことにより、冷却装置における圧力損失を低減してポンプの省電力化を図ることができる。
【００３３】
好ましくは、冷却装置は、ラジエータに冷却空気を供給するためのファンをさらに含む。冷却制御装置は、推定した電力損失に基づいて冷却空気の供給量を制御する。
【００３４】
上記の冷却システムによれば、駆動回路からの受熱量とラジエータからの放熱量とを等しくすることができるため、冷却媒体の供給量の増加に応じて適切に冷却能力を高めることができる。
【００３５】
好ましくは、冷却装置は、圧縮機、凝縮器、減圧機、および蒸発器を有して構成された冷凍サイクルを含む。冷却制御装置は、決定された冷却媒体の供給量に応じて圧縮機の吐出量を制御する。
【００３６】
上記の冷却システムによれば、冷凍サイクルから構成された冷却システムにおいて、駆動回路の電力損失に応じて圧縮機の吐出量を可変としたことにより、駆動回路の冷却に必要な冷却能力を確保しながら冷却システムの消費電力を低減することができる。
【００３７】
好ましくは、冷却装置は、凝縮器に冷却空気を供給するためのファンをさらに含む。冷却制御装置は、推定した電力損失に基づいて冷却空気の供給量を制御する。
【００３８】
上記の冷却システムによれば、駆動回路からの受熱量と凝縮器からの放熱量とを等しくすることができるため、冷却媒体の供給量の増加に応じて適切に冷却能力を高めることができる。
【００３９】
好ましくは、冷却媒体は、スイッチング素子の動作温度よりも低い沸点を有する。冷却装置は、冷却媒体をスイッチング素子が固着された冷却板に衝突させて沸騰により駆動回路を冷却する。
【００４０】
上記の冷却システムによれば、冷却装置に沸騰冷却を採用したことにより、消費電力を抑えながら、スイッチング素子の動作温度が冷却媒体の沸点よりも高い駆動回路を効率良く冷却することができる。
【００４１】
好ましくは、スイッチング素子は、シリコンカーバイドからなるパワー素子である。
上記の冷却システムによれば、冷却装置に沸騰冷却を採用したことにより、冷却装置の消費電力を抑えながら、駆動回路を効率良く冷却することができる。
【００４２】
好ましくは、スイッチング素子は、窒化ガリウム系のパワー素子である。
上記の冷却システムによれば、冷却装置に沸騰冷却を採用したことにより、冷却装置の消費電力を抑えながら、駆動回路を効率良く冷却することができる。
【００４３】
この発明によれば、車両は、上述した冷却システムのいずれか１つを備える。
上記の車両によれば、冷却システムが省電力化されることにより、燃費の向上を実現することができる。
【発明の効果】
【００４４】
この発明によれば、駆動回路の熱的保護と冷却装置の省電力化との両立が可能となる。その結果、この発明による冷却システムを搭載した車両の燃費を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による冷却システムを概念的に示すブロック図である。
【００４７】
図１を参照して、冷却システムは、ラジエータ（放熱器）５０と、冷媒路５１と、交流モータの駆動制御を行なうインバータ１４と、蒸発器５４と、ラジエータ５０と、電動ポンプ（以下、ポンプと略す）６０と、気液分離器５２と、電動ファン（以下、ファンと略す）７０とを含む。
【００４８】
ポンプ６０は、不凍液などの冷媒を循環させるためのポンプであって、図示される矢印の方向に冷媒を循環させる。
【００４９】
蒸発器５４は、ポンプ６０から吐出された液相冷媒とインバータ１４とを熱交換させて、インバータ１４から発生する熱を受熱してインバータ１４を冷却する。
【００５０】
ラジエータ５０は、蒸発器５４から流出した冷媒を冷媒路５１から受け、その受けた冷媒をファン７０を用いて冷却する。気液分離器５２は、ラジエータ５０の下流側に設けられ、冷媒を液相と気相とに分離し、液相の冷媒だけをポンプ６０の上流側に送り込む。
【００５１】
制御装置４０は、後述する方法によりトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、インバータ１４を駆動制御するための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。
【００５２】
また、制御装置４０は、後述する方法によりポンプ６０の吐出量を制御するための信号ＰＤＲを生成し、その生成した信号ＰＤＲをポンプ６０へ出力する。
【００５３】
さらに、制御装置４０は、後述する方法によりファン７０の冷却空気の供給量を制御するための信号ＦＤＲを生成し、その生成した信号ＦＤＲをファン７０へ出力する。
【００５４】
図２は、図１の冷却システムの状態線図（Ｔ−Ｓ線図）である。図中の点１〜４は、図１の冷却システムにおける冷媒の状態点を示している。
【００５５】
図２を参照して、熱の授受は、等温変化１−２と等温変化２−３とで行なわれる。具体的には、点１−２間の等温変化は、蒸発器５４におけるインバータ１４と冷媒との間の熱交換を示している。このとき冷媒は、図中の矢印で示す熱量（入熱量）Ｑ１をインバータ１４から受熱する。
【００５６】
また、点２−３間の等温変化は、ラジエータ５０における冷媒と冷却空気との間の熱交換を示している。このとき、冷媒は図中の矢印で示す熱量（出熱量）Ｑ２を冷却空気に放熱する。
【００５７】
そして、この入熱量Ｑ１と出熱量Ｑ２とを等しくすることにより、冷媒の作動圧力Ｐが略一定に保たれる。すなわち、冷媒の温度Ｔを略一定に保つことができる。
【００５８】
図３は、図１の冷却システムが適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
図３を参照して、モータ駆動装置は、バッテリＢと、交流モータＭ１の制御を行なうパワー制御ユニット２１と、制御装置４０とを備える。
【００５９】
交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータである。
【００６０】
パワー制御ユニット２１は、昇圧コンバータ１２と、コンデンサＣ２と、インバータ１４とを含む。
【００６１】
昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端はバッテリＢの電源ラインに接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは電源ラインに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタはアースラインに接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。
【００６２】
コンデンサＣ２は、電源ラインと接地ラインとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ１４に対しての影響を低減する。電圧センサ１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｍ（すなわち、インバータ１４の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置４０へ出力する。
【００６３】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とからなる。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。
【００６４】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなる。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。
【００６５】
なお、本実施の形態において、昇圧コンバータ１２およびインバータ１４を構成するＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８は、たとえばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなる。ＳｉＣパワー素子は、近年注目を浴びているパワー半導体素子であって、従来のＳｉ系パワー素子と比較して禁制帯幅や熱伝導度が大きく、高耐電圧、高耐熱性、低損失、低オン抵抗などの特性を備えており、自動車エレクトロニクスに要求される多くの特性を備えている。
【００６６】
各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。
【００６７】
バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池や燃料電池などが適用される。また、バッテリＢに代わる蓄電装置として、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いてもよい。電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置４０へ出力する。
【００６８】
昇圧コンバータ１２は、バッテリＢから直流電圧Ｖｂが供給されると、制御装置４０からの信号ＰＷＭＣによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。
【００６９】
また、昇圧コンバータ１２は、制御装置４０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。
【００７０】
インバータ１４は、バッテリＢから直流電圧が供給されると、制御装置４０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値によって指定された要求トルクを発生するように駆動される。
【００７１】
また、インバータ１４は、モータ駆動装置が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置４０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をバッテリＢへ供給する。
【００７２】
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。
【００７３】
電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを検出し、その検出したモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを制御装置４０へ出力する。なお、図１においては、電流センサ２４は、２個しか示されていない。これは、交流モータＭ１が３相モータの場合、２つの相に流れるモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを検出すれば、その検出されたモータ電流Ｉｖ，Ｉｗに基づいて残りの相に流れるモータ電流Ｉｕを演算できるからである。したがって、３相の各々に流れるモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを独自に検出する場合、３個の電流センサ２４を設けてもよい。
【００７４】
レゾルバ３０は、交流モータＭ１の回転軸に取り付けられており、交流モータＭ１の回転子の回転角度θを検出して制御装置４０へ出力する。
【００７５】
制御装置４０は、図示しない外部ＥＣＵ（Electric Control Unit）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１３から出力電圧Ｖｍを受け、電流センサ２４からモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを受け、レゾルバ３０から回転角度θを受ける。制御装置４０は、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲ、モータ電流Ｉｖ，Ｉｗおよび回転角度θに基づいて、後述する方法によりインバータ１４が交流モータＭ１を駆動するときにインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。
【００７６】
また、制御装置４０は、モータ駆動装置が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。
【００７７】
さらに、制御装置４０は、インバータ１４が交流モータＭ１を駆動するとき、直流電圧Ｖｂ、出力電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、昇圧コンバータ１２のＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＣを生成して昇圧コンバータ１２へ出力する。
【００７８】
以上の構成からなるモータ駆動装置において、インバータ１４は、スイッチング素子から発生する熱損失による温度上昇を抑えるために、図１に示した冷却システムにより冷却される。このとき、スイッチング素子を構成するＳｉＣパワー素子は、従来のＳｉ系パワー素子の動作温度上限が１５０℃程度であるのに対して、動作温度が４００℃程度まで上昇することから、以下に示すように、高い冷却性能を備えた沸騰冷却が適用される。
【００７９】
図４は、インバータを構成するＮＰＮトランジスタの冷却構造を説明するための断面図である。
【００８０】
図４を参照して、放熱板８６は、シリコングリス８８を介してヒートシンク９０上に配置される。絶縁基板８２は、窒化アルミニウム８２２と、アルミニウム８２０，８２４とからなる。アルミニウム８２０は、窒化アルミニウム８２２の一主面に設置され、アルミニウム８２４は、窒化アルミニウム８２２の一主面の反対面に設置される。
【００８１】
絶縁基板８２は、アルミニウム８２４が半田８４によって放熱板８６に接着されることによって放熱板８６に固着される。ＮＰＮトランジスタＱ３は、半田８０によってアルミニウム８２０に接着されることによって絶縁基板８２に固着される。ワイヤＷＬは、ＮＰＮトランジスタＱ３に接続される。
【００８２】
その他のＮＰＮトランジスタおよびダイオードも、ＮＰＮトランジスタＱ３と同じように図４に示す態様で基板（絶縁基板８２および放熱板８６）に固着される。
【００８３】
ヒートシンク９０および板状体９２，９４は、図１に示した蒸発器５４を構成する。
詳細には、ヒートシンク９０の下面と板状体９４との間には、冷却水が通流するための冷媒路が設けられる。冷媒路は、複数の貫通孔９６が形成された板状体９２によって上下方向に二分割されている。分割された冷媒路のうちの下側に位置する第１の冷媒路には、図示しないポンプ６０から吐出された液相の冷媒が導入される。
【００８４】
そして、第１の冷媒路内に導入された冷媒は、図中の矢印で示すように、第１の冷媒路を通流しながら、貫通孔９６を通って上側に位置する第２の冷媒路へ流れ込む。
【００８５】
第２の冷媒路では、貫通孔９６を通った冷媒がヒートシンク９０の下面に衝突すると、その流れ方向を９０°変えてヒートシンク９０の平面上を放射状に流れるが、この際、ヒートシンク９０から受熱して加熱され、気泡を発生しながら下流側へと流れる。この気泡を含む冷媒は、冷媒路５１に導出された後、冷媒路５１を経てラジエータ５０に戻される。
【００８６】
なお、本実施の形態においては、冷却システムに沸騰冷却を採用した場合について説明するが、この発明の適用範囲は、沸騰冷却に限定されるものではなく、冷媒により冷却する冷却システム全般を含むものである。
【００８７】
次に、こうして構成された本発明の実施の形態による冷却システムにおけるポンプ６０およびファン７０の駆動制御について説明する。
【００８８】
図５は、図１における制御装置４０の機能ブロック図である。
図５を参照して、制御装置４０は、インバータ制御回路と、図示しないコンバータ制御回路と、ポンプ６０を駆動制御するポンプ駆動制御部４３０と、ファン７０を駆動制御するファン駆動制御部４４０とを含む。
【００８９】
インバータ制御回路は、電流指令変換部４１０と、減算器４１２，４１４と、ＰＩ制御部４１６，４１８と、２相／３相変換部４２０と、ＰＷＭ生成部４２２と、３相／２相変換部４２４とからなる。なお、図４では、インバータ制御回路にＰＷＭ制御を適用した場合について説明するが、これに限定されるものではなく、矩形波制御を適用した構成としても良い。
【００９０】
３相／２相変換部４２４は、２個の電流センサ２４，２４からモータ電流Ｉｖ，Ｉｗを受ける、そして、３相／２相変換部４２４は、モータ電流Ｉｖ，Ｉｗに基づいてモータ電流Ｉｕ＝−Ｉｖ−Ｉｗを演算する。
【００９１】
さらに、３相／２相変換部４２４は、モータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをレゾルバ３０かららの回転角度θを用いて三相二相変換する。つまり、３相／２相変換部４２４は、交流モータＭ１の３相コイルの各相に流れる３相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、回転角度θを用いてｄ軸およびｑ軸に流れる電流値Ｉｄ，Ｉｑに変換する。そして、３相／２相変換部４２４は、演算した電流値Ｉｄを減算器４１２へ出力し、演算した電流値Ｉｑを減算器４１４へ出力する。
【００９２】
電流指令変換部４１０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１３から電圧Ｖｍを受ける。そして、電流指令変換部４１０は、トルク指令値ＴＲ、モータ回転数ＭＲＮおよび電圧Ｖｍに基づいて、トルク指令値ＴＲによって指定された要求トルクを出力するための電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を生成し、その生成した電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を減算器４１２，４１４へそれぞれ出力する。
【００９３】
減算器４１２は、電流指令変換部４１０から電流指令Ｉｄ＊を受け、３相／２相変換部４２４から電流値Ｉｄを受ける。そして、減算器４１２は、電流指令Ｉｄ＊と電流値Ｉｄとの偏差（＝Ｉｄ＊−Ｉｄ）を演算し、その演算した偏差をＰＩ制御部４１６へ出力する。また、減算器４１４は、電流指令変換部４１０から電流指令Ｉｑ＊を受け、３相／２相変換部４２４から電流値Ｉｑを受ける。そして、減算器４１４は、電流指令Ｉｑ＊と電流値Ｉｑとの偏差（＝Ｉｑ＊−Ｉｑ）を演算し、その演算した偏差をＰＩ制御部４１８へ出力する。
【００９４】
ＰＩ制御部４１６，４１８は、それぞれ、偏差Ｉｄ＊−Ｉｄ，Ｉｑ＊−Ｉｑに対してＰＩゲインを用いてモータ電流調整用の電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算し、その演算した電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを２相／３相変換部４２０へ出力する。
【００９５】
２相／３相変換部４２０は、ＰＩ制御部４１６，４１８からの電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑをレゾルバ３０からの回転角度θを用いて二相三相変換する。つまり、２相／３相変換部４２０は、ｄ軸およびｑ軸に印加する電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを、回転角度θを用いて交流モータＭ１の３相コイルに印加する電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。そして、２相／３相変換部４２０は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ生成部４２２へ出力する。
【００９６】
ＰＷＭ生成部４２２は、電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍとに基づいて信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。
【００９７】
以上のように、インバータ制御回路は、交流モータＭ１の要求トルク（トルク指令値ＴＲに相当）を、交流モータＭ１のｄ軸成分とｑ軸成分との電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に変換し、実際の電流値Ｉｄ，Ｉｑがこれらの電流指令と一致するようにＰＩ制御によってフィードバックをかける、いわゆる電流制御を採用する。
【００９８】
なお、トルク指令値ＴＲは、外部ＥＣＵに設けられたトルク指令演算部４００によって設定される。詳細には、トルク指令演算部４００において、まず車両のアクセル開度ＡＣＣおよび車速より車両要求パワーが計算され、この車両要求パワーを満足するためのモータ要求パワーが決定される。たとえば、ハイブリッド車両では、エンジン出力パワーおよびモータ出力パワーの和によって車両要求パワーを確保するので、エンジン効率を優先してエンジン出力パワーを決定した後に、車両要求パワーから当該エンジン出力パワーを差し引くことによってモータ要求パワーが決定される。そして、この決定されたモータ要求パワーを主としてバッテリＢの充電量等を勘案した上で、モータ回転数ＭＲＮを考慮してモータの要求トルク（トルク指令値ＴＲ）が算出される。
【００９９】
ここで、上述した電流制御においては、フィードバック制御された電流がインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８を通過することにより、各ＮＰＮトランジスタには損失が発生する。この損失は、通過電流の二乗に略比例することから、交流モータＭ１のトルク指令値ＴＲが大きくなるに従って、ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８に発生する損失が増加することになる。
【０１００】
そして、インバータ１４に発生する損失（発熱量）が増加すれば、これに追従して冷却システムの冷却能力を高めることが必要とされる。特に、交流モータＭ１の要求トルクの急激な変動に応じてインバータ１４の損失が急増した場合においては、早急に冷却能力を高める必要が生じる。
【０１０１】
冷却システムの制御応答性を確保するためには、インバータ１４の損失が最大となるときに要求される冷却能力に固定して冷却システムを駆動する方法が挙げられる。しかしながら、かかる方法は、冷媒路を循環する冷媒の流量が最大流量付近に固定されることから、ポンプ６０には大きな駆動力を連続的に与える必要がある。これは、冷却システムの消費電力を無駄に増加させることになるため、モータ駆動装置を搭載した車両においては、燃費を低下させる要因となる。
【０１０２】
そこで、この発明による冷却システムは、交流モータＭ１の駆動制御時にインバータ１４に発生する損失を推定し、その推定した損失に応じて冷媒路５１を通流する冷媒の流量を可変制御する構成とする。
【０１０３】
さらに、冷媒が受熱したインバータ１４からの発熱を効率良く冷却空気に放熱して冷媒温度を下げるために、上記の推定したインバータ１４の損失に応じて、ラジエータ５０に設けられたファン７０からの冷却空気の供給量を可変制御する構成とする。
【０１０４】
これによれば、冷媒流量が増加した場合には、ファン７０からの冷却空気の供給量も増加することとなる。すなわち、冷媒流量の増加によってインバータからの除熱能力が増大したことに伴ない、ラジエータ５０からの放熱能力も増大する。
【０１０５】
これは、図２の状態線図で示される入熱量Ｑ１と出熱量Ｑ２とがアンバランスになることによって冷却システムの作動圧力Ｐおよび作動温度Ｔ１が上昇するのを回避する趣旨である。冷却システムの作動圧力Ｐおよび作動温度Ｔ１の上昇は、インバータ１４からの除熱能力自体が冷媒流量の増加によっても殆ど増大しなくなるという不具合に繋がる。
【０１０６】
したがって、この発明によれば、冷却システムの冷却能力を、インバータ１４の温度上昇に追随して高めることができる。その結果、高温時におけるインバータ１４の熱的保護を確実に行なうことができる一方で、低温時において消費電力が無駄に増加するのを防止することができる。この結果、冷却システムを省電力化でき、車両の燃費を向上することができる。
【０１０７】
［インバータの損失推定手段の説明］
インバータ１４の損失を推定する手段については、本実施の形態では、交流モータＭ１に対する要求パワーに基づいて損失を推定する構成を採用する。これによれば、要求パワーの急増による急激な温度上昇が予想されるインバータ１４に対して応答性良く冷媒を供給することができる。したがって、インバータ１４を確実に過熱から保護することができる。
【０１０８】
具体的には、図５の制御装置４０において、ポンプ駆動制御部４３０は、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ（図示せず）にて検出されたアクセル開度ＡＣＣに基づいてインバータ１４の損失を推定する。
【０１０９】
図５において、インバータ制御回路に与えられるトルク指令値ＴＲは、上述したように、外部ＥＣＵ（例えばハイブリッドＥＣＵ）のトルク指令演算部４００において、アクセル開度センサからのアクセル開度ＡＣＣを主として、バッテリＢの充電量などを総合的に勘案して決定される。このとき、決定されたトルク指令値ＴＲは、アクセル開度ＡＣＣの増加に略比例するように増加する。そして、インバータ制御回路は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受けると、上述した方法によってトルク指令値ＴＲを電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に変換し、その変換した電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に従って電流制御を実行する。
【０１１０】
このとき、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８には、電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に略一致したモータ電流の二乗に比例した損失が発生する。すなわち、インバータ１４に発生する損失とアクセル開度ＡＣＣとの間には、図６に示すような一対一の対応関係が成り立つことから、アクセル開度ＡＣＣに基づいてインバータ１４の損失を推定することが可能となる。
【０１１１】
そこで、ポンプ駆動制御部４３０は、図６に示すアクセル開度ＡＣＣとインバータ１４の損失との関係に基づいてアクセル開度ＡＣＣと目標流量Ｑ＊との関係を予め設定しておき、この設定した関係に基づいて目標流量Ｑ＊の設定を行なうものとする。
【０１１２】
図７は、アクセル開度ＡＣＣと目標流量Ｑ＊および目標風量Ｆ＊との関係を示す図である。
【０１１３】
図７のラインＬＮ１を参照して、目標流量Ｑ＊は、アクセル開度ＡＣＣが高くなるに従って増加するように設定される。詳細には、あるアクセル開度Ａ１％に対応する目標流量Ｑ１は、一例として、当該アクセル開度Ａ１％に対応するトルク指令値ＴＲを基に決定された電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊と一致するように電流制御されたモータ電流Ｉｄ，Ｉｑがインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８を流れたときに単位時間当りに発生するインバータ１４の損失を推定し、その推定したインバータ１４の損失に対して、目標流量Ｑ１に相当する冷媒を循環させたときの単位時間当たりの放熱可能量が上回るように設定される。
【０１１４】
そして、ポンプ駆動制御部４３０は、図７のラインＬＮ１に示されるアクセル開度ＡＣＣと目標流量Ｑ＊との関係を予め目標流量設定用マップとして図示しない記憶領域に格納しておき、アクセル開度ＡＣＣが与えられると、目標流量設定用マップから対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する。そして、ポンプ駆動制御部４３０は、ポンプ６０の吐出量が設定した目標流量Ｑ＊と一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成してポンプ６０へ出力する。ポンプ６０は、ポンプ駆動制御部４３０からの信号ＰＤＲに応じて回転数が制御され、目標流量Ｑ＊に一致した流量の冷媒を冷媒路５１に循環させる。
【０１１５】
さらに、ファン駆動制御部４４０においても、ポンプ駆動制御部４３０と同様に、図７のラインＬＮ２に示すアクセル開度ＡＣＣと目標風量Ｆ＊との関係が予め設定され、目標風量設定用マップとして図示しない記憶領域に格納される。なお、当該関係において、あるアクセル開度Ａ１％に対応する目標風量Ｆ１は、冷媒から冷却空気に放熱される熱量（図２の出熱量Ｑ２に相当）が、当該アクセル開度Ａ１％に基づいて推定されるインバータ１４の損失相当であって、インバータ１４から冷媒が受熱する熱量（図２の入熱量Ｑ１）と略等しくなるように設定される。
【０１１６】
そして、ファン駆動制御部４４０は、アクセル開度ＡＣＣが与えられると、目標風量設定用マップから対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する。ファン駆動制御部４４０は、その設定した目標風量Ｆ＊で冷却空気が供給されるようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する。ファン７０はファン駆動制御部４４０からの信号ＦＤＲに応じて回転数が制御され、目標風量Ｆ＊に一致した風量の冷却空気をラジエータ５０に供給する。
【０１１７】
図８は、この発明の実施の形態１によるポンプ６０およびファン７０の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【０１１８】
図８を参照して、ポンプ駆動制御部４３０は、アクセル開度センサからアクセル開度ＡＣＣを受けると（ステップＳ０１）、予め記憶領域に格納している目標流量設定マップ（図７のラインＬＮ１に相当）から与えられたアクセル開度ＡＣＣに対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する（ステップＳ０２）。
【０１１９】
また、ファン駆動制御部４４０は、予め記憶領域に格納している目標風量設定マップ（図７のラインＬＮ２に相当）から与えられたアクセル開度ＡＣＣに対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する（ステップＳ０３）。
【０１２０】
そして、ポンプ駆動制御部４３０は、ステップＳ０２で設定した目標流量Ｑ＊と吐出量とが一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成してポンプ６０へ出力する（ステップＳ０４）。ポンプ６０は、ポンプ駆動制御部４３０の信号ＰＤＲに応じて回転数が制御され、目標流量Ｑ＊に一致した流量の冷媒を吐出して冷媒路５１に循環させる。
【０１２１】
ファン駆動制御部４４０は、ステップＳ０３で設定した目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する（ステップＳ０５）。ファン７０は、ファン駆動制御部４４０からの信号ＦＤＲに応じて回転数が制御され、目標風量Ｆ＊に一致した風量の冷却空気をラジエータ５０に供給する。
【０１２２】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、交流モータの要求出力に基づいて冷媒の流量を可変制御することにより、交流モータの動作状態に応じて変化するインバータの損失に対して適切な流量の冷媒を応答性良く供給することができる。これにより、インバータ１４の損失が最大となるときに要求される冷却能力に固定して冷却システムを駆動する従来の冷却システムに対して、冷却システムの省電力化を実現することができる。この結果、車両の燃費を向上することができる。
【０１２３】
なお、インバータ１４の損失を推定する手段は、上述したアクセル開度ＡＣＣに基づいて推定する構成の他にも、以下の変形例１〜４で開示される構成によっても行なうことができる。
【０１２４】
［変形例１］
インバータ１４の損失の推定は、以下に述べるように、交流モータＭ１の出力（トルク、回転数）とインバータ１４の損失との関係を予め導出しておくことによっても行なうことができる。
【０１２５】
これによれば、数％のばらつきを含むアクセル開度から一義的にインバータ１４の損失を推定するのに対して、損失をより正確に推定することが可能となる。すなわち、推定した損失と実際にインバータ１４の動作時に発生する損失とのずれをより小さくすることができる。この結果、インバータ１４の損失に対して冷媒流量が過剰になるのを抑制でき、ポンプ６０の消費電力をより一層低減することができる。
【０１２６】
図９は、交流モータＭ１の出力特性とインバータ１４の損失との関係を示す図である。
図９を参照して、ラインＬＮ３は、交流モータＭ１の出力トルクとモータ回転数ＭＲＮとの関係に相当する。交流モータＭ１のトルクは所定の回転数までは略一定であり、所定の回転数を超えると、モータ回転数ＭＲＮの増加に伴なって徐々に低下する。
【０１２７】
インバータ１４の損失は、交流モータＭ１の出力（トルク×回転数）が相対的に高くなるに従って大きくなる傾向を示す。なお、図中に示すインバータ１４の損失Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・は、予め交流モータＭ１の出力を変化させたときにインバータ１４に発生する損失を実測または演算することにより得られたものである。そして、得られた損失に対応して目標流量Ｑ＊を適宜設定することにより、図１０に示す関係が導かれる。
【０１２８】
図１０は、交流モータＭ１の出力特性と目標流量Ｑ＊との関係を示す図である。
図１０を参照して、インバータ１４の損失Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・に対応して目標流量Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃ・・・が設定される。たとえば交流モータＭ１の動作状態が、出力トルクＴ１およびモータ回転数ＭＲＮ１で特定される動作状態（図中の点Ｐａに対応）のときには、インバータ１４の損失は図９に示す関係からＬ１と推定される。この場合の目標流量Ｑ＊は、図１０に示す関係からＱａに設定される。
【０１２９】
ポンプ駆動制御部４３０は、図１０の交流モータＭ１の出力特性と目標流量Ｑ＊との関係を予め目標流量設定用マップとして図示しない記憶領域に格納しておき、外部ＥＣＵから交流モータＭ１の要求出力として、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮが与えられると、目標流量設定用マップから要求出力に対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する。そして、ポンプ駆動制御部４３０は、その設定した目標流量Ｑ＊と吐出量とが一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成し、その生成した信号ＰＤＲをポンプ６０へ出力する。
【０１３０】
なお、図示は省略するが、ファン駆動制御部４４０においても、図９の交流モータＭ１の出力特性とインバータ１４の損失との関係に基づいて、交流モータＭ１の出力特性と目標風量Ｆ＊との関係が予め設定されて記憶領域に格納される。そして、ファン駆動制御部４４０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲとモータ回転数ＭＲＮとが与えられると、目標風量設定用マップから要求出力に対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定するとともに、その設定した目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する。
【０１３１】
図１１は、この発明の実施の形態１の変形例１によるポンプ６０およびファン７０の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【０１３２】
図１１を参照して、ポンプ駆動制御部４３０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受けると（ステップＳ１１）、予め記憶領域に格納している目標流量設定用マップ（図１０に相当）から与えられたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する（ステップＳ１２）。
【０１３３】
また、ファン駆動制御部４４０においても同様に、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受けると、予め記憶領域に格納している目標風量設定用マップから与えられたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する（ステップＳ１３）
そして、ポンプ駆動制御部４３０は、ステップＳ１２で設定した目標流量Ｑ＊と吐出量とが一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成してポンプ６０へ出力する（ステップＳ１４）。ポンプ６０はポンプ駆動制御部４３０の信号ＰＤＲに応じて回転数が制御され、目標流量Ｑ＊に一致した流量の冷媒を吐出して冷媒路５１に循環させる。
【０１３４】
さらに、ファン駆動制御部４４０は、ステップＳ１３で設定した目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する（ステップＳ１５）。ファン７０は、ファン駆動制御部４４０からの信号ＦＤＲに応じて回転数が制御され、目標風量Ｆ＊に一致した風量の冷却空気をラジエータ５０に供給する。
【０１３５】
［変形例２］
図９で示した交流モータＭ１の出力特性とインバータ１４の損失との関係は、予め設定されたインバータ１４の入力電圧Ｖｍと、その入力電圧Ｖｍとトルク指令値ＴＲとを用いて生成された電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とに基づいて求められたものである。
【０１３６】
そのため、交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを出力しているときであっても、インバータ１４の入力電圧Ｖｍの実際値が設定値と異なるときには、インバータ１４に実際に発生している損失が、図９の関係から推定される損失とは異なる可能性が起こり得る。
【０１３７】
例えば交流モータＭ１の出力が要求出力に一致している場合であっても、入力電圧Ｖｍが設定値の半分であれば、インバータ１４を通過する電流は、概ね設定値の２倍に上昇することとなる。この結果、インバータ１４の損失は電流値の二乗に比例して増加するため、図９の関係から推定される損失の略４倍にまで増加する。この場合、インバータ１４の損失の推定値に基づいて設定した目標流量Ｑ＊および目標風量Ｆ＊では十分な冷却能力を得ることができない。
【０１３８】
そこで、本変形例は、図９の関係から導かれるインバータ１４の損失を、インバータ１４の入力電圧Ｖｍの実測値に応じて補正する構成とする。
【０１３９】
これによれば、上述した例の場合、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍが設定値の半分であることに応じて、図９の関係からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて求められるインバータ１４の損失は、その略４倍の損失となるように補正される。このとき、補正された損失に見合った冷却能力を確保するためには、目標流量Ｑ＊を、図１０に示す交流モータＭ１の出力特性と目標流量Ｑ＊との関係から導かれる流量の略４倍に補正して設定すれば良いことは明らかである。
【０１４０】
したがって、ポンプ駆動制御部４３０は、外部ＥＣＵから交流モータＭ１の要求出力として、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮが与えられると、図１０に示す目標流量設定用マップから要求出力に対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定するとともに、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍの検出値と設定値との比ｒを求める。そして、この比ｒを用いて式（１）により設定した目標流量Ｑ＊を補正する。
Ｑ＊（補正値）＝１／ｒ２・Ｑ＊（設定値）  ・・・（１）
そして、ポンプ駆動制御部４３０は、補正後の目標流量Ｑ＊と吐出量とが一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成してポンプ６０へ出力する。これにより、ポンプ６０は、ポンプ駆動制御部４３０の信号ＰＤＲに応じて回転数が制御され、目標流量Ｑ＊に一致した流量の冷媒を吐出して冷媒路５１に循環させる。
【０１４１】
なお、かかる補正は、ファン駆動制御部４４０においても実行される。すなわち、ファン駆動制御部４４０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮが与えられると、予め設定された目標風量設定用マップから要求出力に対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する。そして、式（２）により設定した目標風量Ｆ＊を、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍの検出値と設定値との比ｒを用いて補正する。
Ｆ＊（補正値）＝１／ｒ２・Ｆ＊（設定値）  ・・・（２）
そして、ファン駆動制御部４４０は、補正後の目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する。  
【０１４２】
図１２は、この発明の実施の形態１の変形例２によるポンプ６０およびファン７０の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【０１４３】
図１２を参照して、ポンプ駆動制御部４３０およびファン駆動制御部４４０は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１３からインバータ１４の入力電圧Ｖｍを受ける（ステップＳ２１）。そして、ポンプ駆動制御部４３０は、予め記憶領域に格納している目標流量設定用マップ（図１０参照）から与えられたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する（ステップＳ２２）。
【０１４４】
また、ファン駆動制御部４４０も同様に、予め記憶領域に格納している目標風量設定用マップから与えられたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する（ステップＳ２３）。
【０１４５】
次に、ポンプ駆動制御部４３０は電圧センサ１３から与えられるインバータ１４の入力電圧Ｖｍと設定値との比ｒに応じて目標流量Ｑ＊を補正する。同様に、ファン駆動制御部４４０は、インバータ１４の入力電圧Ｖｍと設定値との比ｒに応じて目標風量Ｆ＊を補正する（ステップＳ２４）。
【０１４６】
ポンプ駆動制御部４３０は、ステップＳ２４で補正した目標流量Ｑ＊と吐出量とが一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成してポンプ６０へ出力する（ステップＳ２５）。
【０１４７】
また、ファン駆動制御部４４０は、ステップＳ２４で補正した目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する（ステップＳ２６）。
【０１４８】
［変形例３］
以上に述べたように、この発明による冷却システムは、モータ駆動時にインバータ１４に発生する損失を推定し、その推定した損失に応じてポンプ６０の吐出量およびファン７０の冷却空気供給量を可変制御する構成とする。
【０１４９】
かかる構成において、インバータ１４の損失の推定については、上述したように、モータの要求出力（アクセル開度またはトルク指令値およびモータ回転数）からインバータ１４に発生し得る損失を推定することにより、実際のインバータの温度上昇に応じて冷媒の流量を制御するのと比較して、冷却能力の制御応答性を確保することができる。
【０１５０】
しかしながら、その一方で、推定した損失を実際の損失が上回った場合の冷却能力不足を未然に防ぐためには、一定のモータの要求出力においてインバータ１４を通過し得る電流の最大値を見込んで損失を推定する必要が生じる。そのため、インバータ１４の通過電流が最大値に満たないときには、却って冷却能力過剰となり、低消費電力という本発明の効果を十分に享受できない可能性がある。
【０１５１】
そこで、本変形例による冷却システムは、さらなる省電力化の観点から、モータ駆動制御時のインバータ１４の損失を演算し、その演算結果に応じてポンプ６０の吐出量およびファン７０の冷却空気供給量を可変制御する構成とする。これによれば、モータの要求出力からインバータ１４の損失を推定する場合と比較して、実際にインバータ１４に発生している損失に見合った流量の冷媒が常に冷媒路に供給されるため、冷却システムの消費電力をより一層低減することができる。
【０１５２】
詳細には、ポンプ駆動制御部４３０は、交流モータＭ１の駆動時において、インバータ１４の入力電力Ｐｉｎおよび出力電力Ｐｏｕｔをそれぞれ算出する。図１３を参照して、制御装置４０は、電圧センサ１３からインバータ１４の入力電圧Ｖｍを受けるとともに、電流センサ２０からインバータ１４の入力電流Ｉｍを受ける。制御装置４０におけるポンプ駆動制御部４３０は、これらの入力信号を式（３）に代入してインバータ１４の入力電力Ｐｉｎを演算する。
Ｐｉｎ＝Ｉｍ×Ｖｍ  ・・・（３）
同様にして、ポンプ駆動制御部４３０は、電圧センサ１８から交流モータＭ１のＶ相とＷ相との間の相間電圧Ｖｖｗを受け、電流センサ２４からＶ相モータ電流Ｉｖを受けると、式（４）によりインバータ１４の出力電力Ｐｏｕｔを演算する。
Ｐｏｕｔ＝√３・Ｖｖｗ×Ｉｖｃｏｓφ  ・・・（４）
ただし、ｃｏｓφは力率である。
【０１５３】
次に、ポンプ駆動制御部４３０は、演算した入力電力Ｐｉｎおよび出力電力Ｐｏｕｔを式（５）に代入してインバータ１４の損失Ｐｌｏｓｓを求める。
Ｐｌｏｓｓ＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ  ・・・（５）
そして、ポンプ駆動制御部４３０は、求めた損失Ｐｌｏｓｓに基づいて目標流量Ｑ＊を設定する。このとき、ポンプ駆動制御部４３０は、損失Ｐｌｏｓｓと目標流量Ｑ＊との関係を示すマップを予め記憶領域に格納しており、このマップの中から演算した損失Ｐｌｏｓｓに対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する。
【０１５４】
また、ファン駆動制御部４４０においても同様に、式（３）〜（５）に従って求めたインバータ損失Ｐｌｏｓｓに基づいて目標風量Ｆ＊を設定する。ファン駆動制御部４４０は、損失Ｐｌｏｓｓと目標風量Ｆ＊との関係を示すマップを予め記憶領域に格納しており、このマップの中から演算した損失Ｐｌｏｓｓに対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する。
【０１５５】
図１４は、この発明の実施の形態１の変形例３によるポンプ６０およびファン７０の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【０１５６】
図１４を参照して、ポンプ駆動制御部４３０（およびファン駆動制御部４４０）は、交流モータＭ１の駆動制御時において、電圧センサ１３からインバータ１４の入力電圧Ｖｍを受け、電流センサ２０からインバータ１４の入力電流Ｉｍを受けると（ステップＳ３１）、これらの入力に基づいて上述した方法によりインバータ１４の入力電力Ｐｉｎを演算する（ステップＳ３２）。
【０１５７】
さらに、ポンプ駆動制御部４３０（およびファン駆動制御部４４０）は、電圧センサ１８から相間電圧Ｖｖｗを受け、電流センサ２４からモータ電流Ｉｖを受けると（ステップＳ３３）、これらの入力に基づいて上述した方法によりインバータ１４の出力電力Ｐｏｕｔを演算する（ステップＳ３４）。そして、ステップＳ３２，Ｓ３４で得られた入力電力Ｐｉｎおよび出力電力Ｐｏｕｔからインバータ１４の損失Ｐｌｏｓｓを演算する（ステップＳ３５）。
【０１５８】
次に、ポンプ駆動制御部４３０は、予め記憶領域に格納している目標流量設定マップから損失Ｐｌｏｓｓに対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する（ステップＳ３６）。また、ファン駆動制御部４４０は、予め記憶領域に格納している目標風量設定マップから損失Ｐｌｏｓｓに対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する（ステップＳ３７）。
【０１５９】
ポンプ駆動制御部４３０は、ステップＳ３６で設定した目標流量Ｑ＊と吐出量とが一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成してポンプ６０へ出力する（ステップＳ３８）。
【０１６０】
また、ファン駆動制御部４４０は、ステップＳ３７で設定した目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する（ステップＳ３９）。
【０１６１】
［変形例４］
インバータ１４の損失をより簡易に取得する方法としては、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８を通過する電流とインバータ１４の損失との関係を予め導出しておき、当該関係に従って通過電流の検出値に対応する損失を求める方法が挙げられる。
【０１６２】
この方法は、先の変更例３で示したインバータ１４の損失を演算する方法と同様に、冷却能力をより一層インバータ１４の損失に適合させることができるため、冷却システムの省電力化を高めることができる点で有効である。
【０１６３】
詳細には、ポンプ駆動制御部４３０およびファン駆動制御部４４０は、図１５に示すインバータ１４の出力電流（モータ電流）とインバータ１４の損失との関係を予め設定しておき、この設定した関係に基づいてインバータ１４の損失を求める。
【０１６４】
ここで、インバータ１４の出力電流と損失との間には、電流の大きさが同じ（たとえば電流値Ｉ１とする）であっても、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするときのスイッチング周波数の高低によって発生する損失が異なるという関係が存在する。
【０１６５】
詳細には、スイッチング周波数が相対的に高いとき、たとえばインバータ１４がＰＷＭ制御モードであるときには、スイッチング動作時に発生するスイッチング損失が増加するため、図１５の点Ｐ１０で示すように相対的に大きな損失が発生する。一方、スイッチング周波数が相対的に低いとき、たとえばインバータ１４が矩形波制御モードであるときには、スイッチング損失が抑えられるため、図１５の点Ｐ１１で示すように相対的に小さい損失が発生する。
【０１６６】
そのため、図１５においては、スイッチング周波数による損失のばらつきを吸収するために、スイッチング周波数が最も高いときの損失（点Ｐ１０に相当）を基準として出力電流と損失との関係が設定される。
【０１６７】
そして、ポンプ駆動制御部４３０は、図１５で求めたインバータ１４の出力電流とインバータ１４の損失との関係に基づいてインバータ１４の出力電流と目標流量Ｑ＊との関係を予め設定し、この設定した関係を目標流量設定用マップとして記憶領域に格納する。
【０１６８】
ファン駆動制御部４４０についても同様に、図１５に示すインバータ１４の出力電流とインバータ１４の損失との関係に基づいてインバータ１４の出力電流と目標風量Ｆ＊との関係を予め設定し、この設定した関係を目標風量設定用マップとして記憶領域に格納する。
【０１６９】
図１６は、インバータ１４の出力電流Ｉ１と目標流量Ｑ＊および目標風量Ｆ＊との関係を示す図である。
【０１７０】
図１６のラインＬＮ４を参照して、ある出力電流Ｉ１に対する目標流量Ｑ１は、一例として、電流Ｉ１がインバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８を流れたときに単位時間当りに発生するインバータ１４の損失に対して、目標流量Ｑ１に相当する冷媒を循環させたときの単位時間当たりの放熱可能量が上回るように設定される。
【０１７１】
また、図１６のラインＬＮ５を参照して、出力電流Ｉ１に対する目標風量Ｆ１は、冷媒から冷却空気に放熱される熱量（図２の出熱量Ｑ２に相当）が、電流Ｉ１がインバータ１４を流れたときに発生する損失相当であって、かつ、インバータ１４から冷媒が受熱する熱量（図２の入熱量Ｑ１）と略等しくなるように設定される。
【０１７２】
図１７は、この発明の実施の形態１の変形例４によるポンプ６０およびファン７０の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【０１７３】
図１７を参照して、ポンプ駆動制御部４３０は、交流モータＭ１の駆動制御時において、電流センサ２４からモータ電流を受けると（ステップＳ４１）、予め記憶領域に格納している目標流量設定用マップ（図１６のラインＬＮ４に相当）から与えられたモータ電流に対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する（ステップＳ４２）。
【０１７４】
ファン駆動制御部４４０は、電流センサ２４からモータ電流を受けると、予め記憶領域に格納している目標風量設定用マップ（図１６のラインＬＮ５に相当）から与えられたモータ電流に対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する（ステップＳ４３）。
【０１７５】
そして、ポンプ駆動制御部４３０は、ステップＳ４２で設定した目標流量Ｑ＊と吐出量とが一致するようにポンプ６０を駆動するための信号ＰＤＲを生成してポンプ６０へ出力する（ステップＳ４４）。
【０１７６】
また、ファン駆動制御部４４０は、ステップＳ４３で設定した目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する（ステップＳ４５）。
【０１７７】
［実施の形態２］
図１８は、この発明の実施の形態２による冷却システムを概念的に示すブロック図である。
【０１７８】
図１８を参照して、冷却システムは、ラジエータ５０と、冷媒路５１と、インバータ１４と、蒸発器５４と、ラジエータ５０と、ポンプ６０と、気液分離器５２と、ファン７０と、バイパス弁５６と、バイパスライン５８とを含む。図１８の冷却システムは、図１の冷却システムにおけるポンプ６０と蒸発器５４との間の冷媒路５１を、バイパス弁５６によって冷媒路５１を通流した冷媒が蒸発器５４とバイパスライン５８との少なくとも一方に導かれるように変更したものである。
【０１７９】
バイパス弁５６は、ポンプ６０の下流側に設けられ、切換ダンパ５６１と、アクチュエータ５６０とからなる。
【０１８０】
切換ダンパ５６１は、制御装置４０Ａからの信号ＤＲＶにより制御されるアクチュエータ５６０により開弁量が制御される。アクチュエータ５６０は、信号ＤＲＶに応じて切換ダンパ５６１の開弁量を、ポンプ６０から蒸発器５４への冷媒の通流を遮断する閉塞位置からポンプ６０からの冷媒の全てに蒸発器５４への通流を許容する開放位置までの間で制御する。これにより、切換ダンパ５６１の開弁量に応じて、冷媒路５１を通流した冷媒の少なくとも一部が蒸発器５４内を循環する。このとき、残りの一部の冷媒は、バイパスライン５８を通流することにより、蒸発器５４を経由せず直接的にラジエータ５０に戻される。
【０１８１】
制御装置４０Ａは、先の実施の形態１で開示した複数の方法のいずれかを用いて目標流量Ｑ＊を設定すると、その設定した目標流量Ｑ＊の冷媒を蒸発器５４に通流させるように切換ダンパ５６１の開弁量を決定し、その決定した開弁量を指示する信号ＤＲＶを生成してアクチュエータ５６０へ出力する。アクチュエータ５６０は、信号ＤＲＶに指示された開弁量となるように切換ダンパ５６１を駆動制御する。これにより、蒸発器５４内にはインバータ１４の損失に見合った流量の冷媒が通流する。
【０１８２】
以上のように、本実施の形態による冷却システムにおいては、冷媒路全体の流量を一定とする一方で、蒸発器５４の上流側に配したバイパス弁５６の開弁量を制御することによって蒸発器５４を通流する冷媒の流量が制御される。
【０１８３】
このような構成とすることにより、交流モータＭ１の要求出力が相対的に小さい場合には、流通抵抗の大きい蒸発器５４の内部を通流する冷媒の流量を減少できるため、圧力損失を低減することができる。この結果、ポンプ６０を駆動する電力を抑えることができ、消費電力の低減を図ることができる。
【０１８４】
図１９は、この発明の実施の形態２によるバイパス弁５６の駆動制御を説明するためのフローチャートである。なお、図１９のフローチャートにおいて、目標流量Ｑ＊の設定は、先の実施の形態１で説明したように、アクセル開度ＡＣＣに基づいて行なうものとする。
【０１８５】
図１９を参照して、制御装置４０Ａは、アクセル開度センサからアクセル開度ＡＣＣを受けると（ステップＳ５１）、予め記憶領域に格納している目標流量設定マップ（図７のラインＬＮ１に相当）から与えられたアクセル開度ＡＣＣに対応する流量を抽出して目標流量Ｑ＊として設定する（ステップＳ５２）。
【０１８６】
そして、制御装置４０Ａは、その設定された目標流量Ｑ＊で冷媒が蒸発器５４を通流するように切換ダンパ５６１の開弁量を決定し、その決定した開弁量を指示する信号ＤＲＶを生成してアクチュエータ５６０へ出力する（ステップＳ５３）。アクチュエータ５６０は、制御装置４０Ａからの信号ＤＲＶに応じて切換ダンパ５６１を制御する。これにより、冷媒路５１を通流する冷媒のうちの目標流量Ｑ＊に一致した流量の冷媒が蒸発器５４を通流する。
【０１８７】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、蒸発器を通流する冷媒の流量がインバータの損失に応じて可変制御されるため、冷媒路で発生する圧力損失を低減でき、冷却システムの消費電力を低減することができる。その結果、この発明による冷却システムを搭載した車両の燃費を向上することができる。
【０１８８】
［実施の形態３］
また、この発明による冷却システムは、図２０に示すような構成とすることも可能である。
【０１８９】
図２０は、この発明の実施の形態３による冷却システムを概念的に示すブロック図である。
【０１９０】
図２０を参照して、冷却システムは、冷媒を吸入圧縮する圧縮機６２と、圧縮機６２から吐出する冷媒を凝縮させる凝縮器（放熱器）５０Ｂと、凝縮器５０Ｂから流出した冷媒を減圧する膨張弁６３と、膨張弁６３にて減圧された冷媒を蒸発させてインバータ１４の冷却を行なう蒸発器５４と、冷媒路５１と、ファン７０とを含む。本実施の形態に係る冷却システムにおいては、圧縮機６２、凝縮器５０Ｂ、膨張弁６３および蒸発器５４により、蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、冷凍サイクル）が構成されている。
【０１９１】
図２１は、図２０の冷却システムの状態線図（Ｔ−Ｓ線図）である。図中の点１〜４は、図２０の冷却システムにおける冷媒の状態点を示している。
【０１９２】
図２１を参照して、熱の授受は、等圧等温変化１−２と等圧変化３−４とで行なわれる。具体的には、点１−２間の等圧等温変化は、蒸発器５４におけるインバータ１４と冷媒との間の熱交換を示している。このとき冷媒は、図中の矢印で示す熱量（入熱量）Ｑ１をインバータ１４から受熱する。
【０１９３】
また、点３−４間の等圧変化は、凝縮器５０Ｂにおける冷媒と冷却空気との間の熱交換を示している。このとき、冷媒は図中の矢印で示す熱量（出熱量）Ｑ２を冷却空気に放熱する。
【０１９４】
そして、この入熱量Ｑ１と出熱量Ｑ２とを等しくすることにより、低圧側の作動圧力Ｐ１および高圧側の作動圧力Ｐ２の各々が略一定に保たれる。すなわち、低圧側および高圧側のそれぞれにおいて冷媒の作動温度Ｔ１，Ｔ２を略一定に保つことができる。
【０１９５】
このような冷凍サイクルにおいて、サイクル内を循環する冷媒の流量は、例えば圧縮機６２の吐出量を制御することによって行なうことができる。具体的には、圧縮機６２の駆動方式をモータ駆動とし、当該モータの回転数を制御することによって冷媒の吐出量を制御することができる。
【０１９６】
そこで、本実施の形態は、冷凍サイクルから構成された冷却システムにおいて、交流モータＭ１の駆動制御時にインバータ１４に発生する損失を推定し、その推定した損失に応じて圧縮機６２の吐出量を可変制御する構成とする。
【０１９７】
詳細には、制御装置４０Ｂは、先の実施の形態１で開示した複数の方法のいずれかを用いてインバータ１４の損失を推定すると、その推定した損失を冷媒が蒸発する蒸発潜熱で賄うことができるように、圧縮機６２の目標吐出量Ｐ＊を設定する。そして、その設定した目標吐出量Ｐ＊と吐出量とが一致するように圧縮機６２の回転数を制御する。
【０１９８】
さらに、制御装置４０Ｂは、冷媒から冷却空気に放熱される熱量が、推定したインバータ１４の損失相当であって、かつ、インバータ１４から冷媒が受熱する熱量と略等しくなるように、ファン７０における冷却空気の目標流量Ｆ＊を設定する。そして、その設定した目標風量Ｆ＊の冷却空気が凝縮器５０Ｂに供給されるようにファン７０の回転数を制御する。
【０１９９】
一例として、制御装置４０Ｂは、図２２に示すようなアクセル開度ＡＣＣと目標吐出量Ｐ＊および目標風量Ｆ＊との関係を予め目標吐出量（または目標風量）設定マップとして図示しない記憶領域に格納しておき、アクセル開度ＡＣＣを受けると、当該マップから対応する吐出量（または風量）を抽出して目標吐出量Ｐ＊（または目標風量Ｆ＊）として設定するように構成することができる。
【０２００】
図２２は、アクセル開度ＡＣＣと目標吐出量Ｐ＊および目標風量Ｆ＊との関係を示す図である。図中のラインＬＮ６は、アクセル開度ＡＣＣと目標吐出量Ｐ＊との関係を示し、ラインＬＮ７は、アクセル開度ＡＣＣと目標風量Ｆ＊との関係を示している。
【０２０１】
図２３は、この発明の実施の形態３による圧縮機６２およびファン７０の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【０２０２】
図２３を参照して、制御装置４０Ｂは、アクセル開度センサからアクセル開度ＡＣＣを受けると（ステップＳ６１）、予め記憶領域に格納している目標吐出量設定マップ（図２１のラインＬＮ６に相当）から与えられたアクセル開度ＡＣＣに対応する吐出量を抽出して目標吐出量Ｑ＊として設定する（ステップＳ６２）。
【０２０３】
また、制御装置４０Ｂは、予め記憶領域に格納している目標風量設定マップ（図２１のラインＬＮ７に相当）から与えられたアクセル開度ＡＣＣに対応する風量を抽出して目標風量Ｆ＊として設定する（ステップＳ６３）。
【０２０４】
次に、制御装置４０Ｂは、ステップＳ６２で設定した目標吐出量Ｑ＊で冷媒を吐出するように圧縮機６２の回転数を制御するための信号ＣＤＲを生成して圧縮機６２へ出力する（ステップＳ６４）。
【０２０５】
制御装置４０Ｂはさらに、ステップＳ６３で設定した目標風量Ｆ＊と冷却空気の供給量とが一致するようにファン７０を駆動するための信号ＦＤＲを生成してファン７０へ出力する（ステップＳ６５）。
【０２０６】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、交流モータの要求出力に基づいて冷凍サイクル内を循環する冷媒の流量を可変制御することにより、交流モータの動作状態に応じて変化するインバータの損失に対して適切な流量の冷媒を応答性良く供給することができる。これにより、インバータ１４の損失が最大となるときに要求される冷却能力に固定して冷却システムを駆動する従来の冷却システムに対して、冷却システムの省電力化を実現することができる。この結果、車両の燃費を向上することができる。
【０２０７】
なお、上記の各実施の形態においては、インバータ１４を冷却する構成について説明したが、インバータ１４と昇圧コンバータ１２とを含むパワー制御ユニット２１を冷却する構成であってもよい。
【０２０８】
また、上記の各実施の形態においては、インバータ１４に用いるスイッチング素子としてＳｉＣパワー素子を用いる場合を代表的に説明したが、その他のパワー素子、たとえば、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるＧａＮ系のパワー素子や、ダイヤモンド系のパワー素子であってもよい。
【０２０９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
この発明は、車両に搭載された負荷駆動装置の冷却システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】この発明の実施の形態１による冷却システムを概念的に示すブロック図である。
【図２】図１の冷却システムの状態線図である。
【図３】図１の冷却システムが適用されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
【図４】インバータを構成するＮＰＮトランジスタの冷却構造を説明するための断面図である。
【図５】図１における制御装置の機能ブロック図である
【図６】アクセル開度とインバータの損失との関係を示す図である。
【図７】アクセル開度と目標流量および目標風量との関係を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるポンプおよびファンの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】交流モータの出力特性とインバータの損失との関係を示す図である。
【図１０】交流モータの出力特性と目標流量との関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１の変形例１によるポンプおよびファンの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１の変形例２によるポンプおよびファンの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図１３】インバータの損失の演算方法を説明するための図である。
【図１４】この発明の実施の形態１の変形例３によるポンプおよびファンの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図１５】インバータの出力電流とインバータの損失との関係を示す図である。
【図１６】インバータの出力電流と目標流量および目標風量との関係を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態１の変形例４によるポンプおよびファンの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態２による冷却システムを概念的に示すブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態２によるバイパス弁の駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態３による冷却システムを概念的に示すブロック図である。
【図２１】図２０の冷却システムの状態線図である。
【図２２】アクセル開度と目標吐出量および目標風量との関係を示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態３による圧縮機およびファンの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０２１２】
１０，１３  電圧センサ、１２  昇圧コンバータ、１３，１８  電圧センサ、１４  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、２０，２４  電流センサ、３０  レゾルバ、４０，４０Ａ，４０Ｂ  制御装置、５０  ラジエータ、５０Ｂ  凝縮器、５２  気液分離器、５４  蒸発器、５６  バイパス弁、５６０  アクチュエータ、５６１  切換ダンパ、５８  バイパスライン、６０  ポンプ、６２  圧縮機、６３  膨張弁、７０  ファン、８０，８４  半田、８２  絶縁基板、８６  放熱板、８８  シリコングリス、９０  ヒートシンク、９２，９４  板状体、９６  貫通孔、４００  トルク指令演算部、４１０  電流指令変換部、４１２，４１４  減算器、４１６，４１８  ＰＩ制御部、４２０  ２相／３相変換部、４２２  ＰＷＭ生成部、４２４  ３相／２相変換部、４３０  ポンプ駆動制御部、４４０  ファン駆動制御部、８２０，８２４  アルミニウム、８２２  窒化アルミニウム、Ｂ  バッテリ、Ｃ２  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、Ｍ１  交流モータ、Ｑ１〜Ｑ８  ＮＰＮトランジスタ、ＷＬ  ワイヤ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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