(57)【要約】【課題】本発明は、交流電源装置に関し、インバータ冷却のための電力消費を最小限に抑制しつつ、インバータの作動を所定時間だけは確保することを目的とする。【解決手段】高圧バッテリの直流電力をアクセサリコンセントへの交流電力に変換するインバータと、印加電圧に応じて回転制御される、インバータを冷却する冷却ファンと、を設ける。インバータの作動が開始された後、温度センサを用いて検出されるインバータ温度ＴＨ及びその変化温度ΔＴＨに基づいて、予め記憶されているマップを参照することにより、インバータ温度ＴＨが作動限界温度に到達するまでの時間を推定する。そして、インバータの作動開始後、その到達時間が経過するまでの時間が、インバータの作動保証時間を下回るか否かを判別する。その時間が作動保証時間を下回る場合には、冷却ファンの回転数を増大すべく冷却ファンへの印加電圧を所定電圧だけ上昇させる。【選択図】        図４
2004201437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータを冷却する冷却装置と、を備える交流電源装置であって、
前記インバータの作動開始後、該インバータの温度が所定温度に達するまでの到達時間を推定する到達時間推定手段と、
前記到達時間推定手段により推定される前記到達時間が所定時間以上となるように前記冷却装置の駆動を制御する冷却装置制御手段と、
を備えることを特徴とする交流電源装置。
【請求項２】
前記冷却装置制御手段は、前記到達時間推定手段により推定された前記到達時間が前記所定時間を下回る場合には前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達時間推定手段により推定された到達時間が前記所定時間以上である場合には前記冷却装置への印加電圧を維持又は低下させることを特徴とする請求項１記載の交流電源装置。
【請求項３】
前記冷却装置制御手段は、前記到達時間推定手段により推定された前記到達時間が前記所定時間を下回る場合には該到達時間が該所定時間となるように前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達時間推定手段により推定された前記到達時間が前記所定時間を上回る場合には該到達時間が該所定時間となるように前記冷却装置への印加電圧を低下させることを特徴とする請求項２記載の交流電源装置。
【請求項４】
直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータを冷却する冷却装置と、を備える交流電源装置であって、
前記インバータの作動開始後、所定時間が経過した際における該インバータの到達温度を推定する到達温度推定手段と、
前記到達温度推定手段により推定される前記到達温度が所定温度以下となるように前記冷却装置の駆動を制御する冷却装置制御手段と、
を備えることを特徴とする交流電源装置。
【請求項５】
前記冷却装置制御手段は、前記到達温度推定手段により推定された前記到達温度が前記所定温度を超える場合には前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達温度推定手段により推定された到達温度が前記所定温度以下である場合には前記冷却装置への印加電圧を維持又は低下させることを特徴とする請求項４記載の交流電源装置。
【請求項６】
前記冷却装置制御手段は、前記到達温度推定手段により推定された前記到達温度が前記所定温度を超える場合には該到達温度が該所定温度となるように前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達温度推定手段により推定された前記到達温度が前記所定温度未満である場合には該到達温度が該所定温度となるように前記冷却装置への印加電圧を低下させることを特徴とする請求項５記載の交流電源装置。
【請求項７】
前記インバータは、車両に搭載されたバッテリの直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の交流電源装置。
【請求項８】
前記インバータは、変換した交流電力を、電気製品が接続されるコンセントに出力することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の交流電源装置。
【請求項９】
前記インバータは、変換した交流電力を、車両動力であるモータに出力することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の交流電源装置。
【請求項１０】
前記冷却装置が、前記インバータを冷却する冷却ファンであると共に、
前記冷却装置制御手段は、前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項記載の交流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源装置に係り、特に、直流電力を交流電力に変換するインバータと、そのインバータを冷却する冷却装置と、を備える交流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両に搭載された主電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧出力を車両に設置された外部コンセントに供給するＡＣインバータと、該ＡＣインバータを内蔵するケース内を冷却する冷却ファンと、を備える交流電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この交流電源装置においては、ケース内の温度、すなわち、ＡＣインバータに生じている温度が温度検出回路を用いて検出される。そして、その検出温度が予め定められた値以上となった際に冷却ファンの駆動が開始される。従って、上記従来の交流電源装置によれば、インバータの作動に起因する温度上昇を抑制することができ、インバータの長期間の作動を確保することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−７４６６６号公報（段落番号［００２３］及び［００２４］並びに図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、上記した特許文献１記載の交流電源装置においては、検出温度が所定温度以上となった際に冷却ファンの駆動が開始される。すなわち、インバータを冷却する冷却ファンは、検出温度が所定温度に達しない場合には駆動されず、インバータに現時点で生じている温度が予め定められた所定温度に達しているか否かに応じてオン・オフ駆動される。
【０００５】
しかしながら、かかる構成では、検出温度がその上昇度合いに関係なく所定温度に達して始めて冷却ファンの駆動が開始されるため、温度上昇度合いによっては冷却ファンが駆動されてもインバータの冷却が不足する事態が生じ、或いは、逆に冷却ファンが駆動されるとインバータの冷却が過剰に行われる事態が生じ得る。インバータの冷却不足が発生すると、インバータが高温となることに起因してその作動が停止することとなり、そのため、インバータの長期間の作動が確保されないこととなってしまう。一方、インバータの冷却が過剰に行われる場合には、その際に冷却ファンを駆動するために消費される電力が過剰となり、過大なエネルギ損失が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、インバータ冷却のための電力消費を最小限に抑制しつつ、インバータの作動を少なくとも所定時間だけ確保することが可能な交流電源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータを冷却する冷却装置と、を備える交流電源装置であって、
前記インバータの作動開始後、該インバータの温度が所定温度に達するまでの到達時間を推定する到達時間推定手段と、
前記到達時間推定手段により推定される前記到達時間が所定時間以上となるように前記冷却装置の駆動を制御する冷却装置制御手段と、
を備える交流電源装置により達成される。
【０００８】
本発明において、インバータの作動開始後、そのインバータの温度が所定温度に達するまでの到達時間が推定される。そして、その到達時間が所定時間以上となるように、インバータを冷却する冷却装置の駆動が制御される。かかる構成においては、インバータの作動開始後、所定時間が経過した時点でインバータが所定温度以下の適温に冷却された状況が形成されるため、インバータの作動が少なくともその所定時間だけ確保される。また、かかる構成において、冷却装置の駆動を、上記した推定到達時間が所定時間を下回る場合には増大させ、一方、その推定到達時間が所定時間以上である場合には抑制されることとすれば、冷却装置の駆動電力が過剰に消費されるのは抑制される。
【０００９】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の交流電源装置において、前記冷却装置制御手段は、前記到達時間推定手段により推定された前記到達時間が前記所定時間を下回る場合には前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達時間推定手段により推定された到達時間が前記所定時間以上である場合には前記冷却装置への印加電圧を維持又は低下させることとすればよい。
【００１０】
尚、この際、請求項３に記載する如く、請求項２記載の交流電源装置において、前記冷却装置制御手段は、前記到達時間推定手段により推定された前記到達時間が前記所定時間を下回る場合には該到達時間が該所定時間となるように前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達時間推定手段により推定された前記到達時間が前記所定時間を上回る場合には該到達時間が該所定時間となるように前記冷却装置への印加電圧を低下させることが、インバータ冷却のための電力消費を最小限に抑制しつつ、インバータの作動を少なくとも所定時間だけ確保するうえで好ましい。
【００１１】
また、上記の目的は、請求項４に記載する如く、直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータを冷却する冷却装置と、を備える交流電源装置であって、
前記インバータの作動開始後、所定時間が経過した際における該インバータの到達温度を推定する到達温度推定手段と、
前記到達温度推定手段により推定される前記到達温度が所定温度以下となるように前記冷却装置の駆動を制御する冷却装置制御手段と、
を備える交流電源装置により達成される。
【００１２】
本発明において、インバータの作動開始後、所定時間が経過した際における該インバータの到達温度が推定される。そして、その到達温度が所定温度以下となるように、インバータを冷却する冷却装置の駆動が制御される。かかる構成においては、インバータの作動開始後、所定時間が経過した時点でインバータが所定温度以下の適温に冷却された状況が形成されるため、インバータの作動が少なくともその所定時間だけ確保される。また、かかる構成において、冷却装置の駆動を、インバータの推定到達温度が所定温度を超える場合には増大させ、一方、その推定到達温度が所定温度以下である場合には抑制させることとすれば、冷却装置の駆動電力が過剰に消費されるのは抑制される。
【００１３】
この場合、請求項５に記載する如く、請求項４記載の交流電源装置において、前記冷却装置制御手段は、前記到達温度推定手段により推定された前記到達温度が前記所定温度を超える場合には前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達温度推定手段により推定された到達温度が前記所定温度以下である場合には前記冷却装置への印加電圧を維持又は低下させることとすればよい。
【００１４】
尚、この際、請求項６に記載する如く、請求項５記載の交流電源装置において、前記冷却装置制御手段は、前記到達温度推定手段により推定された前記到達温度が前記所定温度を超える場合には該到達温度が該所定温度となるように前記冷却装置への印加電圧を上昇させ、一方、前記到達温度推定手段により推定された前記到達温度が前記所定温度未満である場合には該到達温度が該所定温度となるように前記冷却装置への印加電圧を低下させることが、インバータ冷却のための電力消費を最小限に抑制しつつ、インバータの作動を少なくとも所定時間だけ確保するうえで好ましい。
【００１５】
これらの場合、請求項７に記載する如く、請求項１乃至６の何れか一項記載の交流電源装置において、前記インバータは、車両に搭載されたバッテリの直流電力を交流電力に変換することとしてもよい。
【００１６】
また、請求項８に記載する如く、請求項１乃至７の何れか一項記載の交流電源装置において、前記インバータは、変換した交流電力を、電気製品が接続されるコンセントに出力することとしてもよい。
【００１７】
また、請求項９に記載する如く、請求項１乃至７の何れか一項記載の交流電源装置において、前記インバータは、変換した交流電力を、車両動力であるモータに出力することとしてもよい。
【００１８】
更に、請求項１０に記載する如く、請求項１乃至９の何れか一項記載の交流電源装置において、前記冷却装置が、前記インバータを冷却する冷却ファンであると共に、前記冷却装置制御手段は、前記冷却ファンの回転数を制御することとしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である交流電源装置１０を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、車両に搭載される車載電源システムである。本実施例において、車両は、エンジンと電気モータとの特性の異なる２種類の動力源を有するハイブリッド車両または電気モータを動力源とする電気自動車であり、電気モータに電力を供給する高圧バッテリ１２を備えている。高圧バッテリ１２は、充放電可能に構成されており、例えばＤＣ２００乃至３００Ｖの直流電圧で電力の供給及び回収を行う。
【００２０】
高圧バッテリ１２には、電源ライン１４を介してＤＣ／ＡＣインバータ（以下、単にインバータと称す）１６が接続されている。インバータ１６は、高圧バッテリ１２から電源ライン１４へ向けて出力された直流電圧を、商用電源を用いて使用できる一般家庭用の電気製品に対応した交流電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）に変換する電力変換装置である。インバータ１６には、電力ライン１８を介して、車室内の例えばインストルメントパネル下部や後部クォータトリムに配設されたアクセサリコンセント２０が接続されている。インバータ１６から出力される交流電力は、アクセサリコンセント２０に供給される。アクセサリコンセント２０は、一般家庭用の電気製品を接続可能に構成されており、接続された電気製品へ向けてインバータ１６からの交流電圧を印加する機能を有している。
【００２１】
インバータ１６は、高圧バッテリ１２から出力された直流電圧を所定の電圧（例えばＤＣ１４４Ｖ）まで降圧する降圧部と、降圧部で降圧された結果得られる電圧をスイッチング素子のスイッチング制御により交流電圧に変換するＡＣ変換部と、インバータ出力としてアクセサリコンセント２０へ供給する交流電圧をコントロールする電圧制御部と、を有する制御回路２２を備えている。制御回路２２は、車両のイグニションスイッチがオン状態とされることにより補機バッテリから電力供給されている状況下、車室内において運転者により操作可能な位置に配設された起動スイッチのオン操作が行われた場合に、インバータ１６の作動を許可して、高圧バッテリ１２からの直流電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧をインバータ出力としてアクセサリコンセント２０へ供給する。
【００２２】
尚、この制御回路２２は、所定のスイッチ操作に従って、ＡＣ変換部におけるスイッチング素子のスイッチング周期を変更することにより、インバータ１６の出力としてアクセサリコンセント２０へ供給される交流電源の周波数を５０Ｈｚと６０Ｈｚとで切り替えることとしてもよい。
【００２３】
インバータ１６には、冷却ファン２４が取り付けられている。冷却ファン２４は、回転により外気をインバータ１６の筐体内に取り込むことによりインバータ１６を冷却する機能を有している。冷却ファン２４には、制御回路２２の冷却制御部が接続されている。冷却ファン２４は、制御回路２２の冷却制御部から指令された印加電圧に従って回転制御される。制御回路２２の冷却制御部は、冷却ファン２４への印加電圧を変更することによりその回転数を無段階に制御することが可能であり、冷却ファン２４の駆動を制御する。
【００２４】
制御回路２２の冷却制御部には、インバータ１６の筐体内に配設された温度センサ２６およびインバータ１６の筐体外に配設された外気温センサ２８が接続されている。温度センサ２６は、インバータ１６の筐体内の温度（すなわち、インバータ温度）ＴＨに応じた信号を出力する。外気温センサ２８は、インバータ１６の筐体外の温度（すなわち、外気温度）ＴＨａに応じた信号を出力する。冷却制御部は、温度センサ２６の出力信号および外気温センサ２８の出力信号に基づいて、インバータ温度ＴＨおよび外気温度ＴＨａを検出すると共に、インバータ温度ＴＨの単位時間当たりの変化温度ΔＴＨを算出する。
【００２５】
ところで、仮に、冷却ファン２４の駆動が、現時点でのインバータ温度ＴＨが予め定められた所定温度に達しているか否かに応じてオン・オフ制御される構成においては、インバータ温度ＴＨがその上昇度合いに関係なく所定温度に達して始めてその駆動が開始される。このため、かかる構成では、温度上昇度合いによっては冷却ファン２４が駆動されてもインバータ１６の冷却不足が生じ、或いは、逆に冷却ファン２４が駆動されるとインバータ１６の冷却過剰が生じ得る。インバータ１６の冷却不足が発生すると、インバータ１６が高温となることに起因してその作動が停止する事態が生じ、インバータ１６の作動時間を長期間確保することができなくなり、そのため、例えばアクセサリコンセント２０に炊飯器等の長時間の継続使用を要する機器が接続されても、その機器の使用が確保されない不都合が生ずる。また、インバータ１６の冷却過剰が発生する場合には、その際に消費される冷却ファン２４の駆動電力が過剰となり、過大なエネルギ損失が発生してしまう。
【００２６】
そこで、本実施例のシステムにおいては、冷却ファン２４の駆動による消費電力を最小限に抑制しつつ、インバータ１６の作動を少なくとも所定時間（例えば３０分や１時間）だけ確保すべく、冷却ファン２４の駆動制御を実行する点に特徴を有している。以下、図２乃至図５を参照して、本実施例の特徴部について説明する。
【００２７】
図２は、インバータ１６が作動する状況での冷却ファン２４の回転数とインバータ温度ＴＨとの関係の時間変化を表した図を示す。また、図３は、冷却ファン２４の回転数が固定された状況下、アクセサリコンセント２０に接続された電気製品の負荷の大きさが異なる場合でのインバータ温度ＴＨの時間変化をそれぞれ表した図を示す。尚、この冷却ファン２４の回転数とインバータ温度ＴＨとの関係は、負荷の大きさに応じてかつ初期状態（ｔ＝０）におけるインバータ温度ＴＨに応じて異なるものであり、図２には、インバータ温度ＴＨが２０℃である状況下でアクセサリコンセント２０に負荷（例えば消費電力１０００Ｗ）が接続されてインバータ１６が作動する場合の上記した関係の時間変化を示しており、また、図３には、インバータ温度ＴＨが２０℃である状況下でインバータ１６が作動し始める場合のインバータ温度ＴＨの時間変化を、負荷の大きさが１５００Ｗ（実線）である場合、１０００Ｗ（一点鎖線）である場合、及び５００Ｗ（二点鎖線）である場合についてそれぞれ示している。
【００２８】
図２に示す如く、例えばインバータ温度ＴＨが２０°である状況下でインバータ１６が作動する場合には、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが少ないほど、インバータ温度ＴＨが上昇し易く、インバータ１６が高温となり易い、一方、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが多いほど、インバータ温度ＴＨが上昇し難く、インバータ１６が比較的低温状態に維持される。また、この際、図３に示す如く、アクセサリコンセント２０に接続する負荷が大きいほど、インバータ温度ＴＨが上昇し易く、インバータ１６が高温となり易く、一方、負荷が小さいほど、インバータ温度ＴＨが上昇し難く、インバータ１６が比較的低温状態に維持される。
【００２９】
従って、アクセサリコンセント２０に電気製品が接続され、インバータ１６が作動し始めた後、演算時点での冷却ファン２４の回転数ｒｐｍおよびインバータ温度ＴＨ、並びにその後単位時間中におけるインバータ温度ＴＨの変化温度ΔＴＨに基づいて、電気製品の負荷による電力消費に従ったインバータ温度ＴＨの変化推移を推定することができる。例えば、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍがある一の回転数であり、インバータ温度ＴＨが２０℃である場合には、図３に示す如きマップを参照することにより、その際の変化温度ΔＴＨに基づいて電気製品の負荷の大きさを推定することができ、その後のインバータ温度ＴＨの変化推移を推定することができる。
【００３０】
インバータ温度ＴＨの変化推移が推定されれば、インバータ１６の作動が開始されてからその推定演算が開始されるまでの時間と、その変化推移に従って推定されるインバータ温度ＴＨがインバータ１６の作動が確保される上限温度（以下、作動限界温度と称す；例えば１２０℃）に到達するまでの時間との加算時間が、インバータ１６の作動が最低限継続すべき時間（以下、作動保証時間と称す；例えば３０分や１時間）を下回るか否かを判別することができる。
【００３１】
そして、その判別結果として上記した加算時間が作動保証時間を下回る場合には、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが現状のままでは、インバータ１６の作動を作動保証時間だけ確保することができないので、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍを上げることが適切となる。これは、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが増大されれば、維持される場合と比較してインバータ温度ＴＨが上昇し難く、インバータ１６が高温状態になり難いので、インバータ１６の作動を作動保証時間だけ確保することが可能となるからである。
【００３２】
また、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが増大された後に、所定時間が経過した際のインバータ温度ＴＨおよびその回転数ｒｐｍ並びにその後単位時間中におけるインバータ温度ＴＨの変化温度ΔＴＨに基づいて推定されたインバータ温度ＴＨの変化推移が実現されても、インバータ１６の作動が開始されてからその推定演算が開始されるまでの時間と、その推定変化推移に従ってインバータ温度ＴＨが作動限界温度に到達すると推定される時間との加算時間が、インバータ１６の作動が作動保証時間を下回る場合には、更に、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍを増大することとすればよい。
【００３３】
このように、アクセサリコンセント２０に電気製品が接続され、インバータ１６の作動が開始された後、適宜、推定されるインバータ温度ＴＨの変化推移に従って冷却ファン２４の回転数ｒｐｍを時間をかけて段階的に増大させることとすれば、インバータ１６の作動を最小限の作動保証時間だけ確保することが可能となると共に、インバータ１６が過剰に冷却されるのを防止することができ、冷却ファン２４がインバータ温度ＴＨの変化推移にかかわらず一義的にオン・オフ制御される構成と比較して冷却ファン２４の電力消費を抑制することができる。
【００３４】
尚、インバータ１６の作動が開始されてからその推定演算が開始されるまでの時間と、インバータ温度ＴＨの推定変化推移に従ってインバータ温度ＴＨが作動限界温度に到達すると推定される時間との加算時間が作動保証時間を大きく上回る場合には、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍを現状のまま維持するだけでなく、低下させることとしてもよい。これは、上記した加算時間が作動保証時間以上となる範囲で冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが低下されれば、インバータ１６の作動を作動保証時間だけ確保した状態で、冷却ファン２４の電力消費を更に抑制することが可能となるからである。
【００３５】
図４は、本実施例において冷却ファン２４の駆動制御が行われる際の、インバータ１６が作動し始めた後のインバータ温度ＴＨの時間変化を表した図を示す。
本実施例において、インバータ１６の制御回路２２の冷却制御部は、予め実験的に求められた図２に示す如き冷却ファン２４の回転数（印加電圧）とインバータ温度ＴＨとの関係を、初期状態におけるインバータ温度ＴＨごとに、かつ、アクセサリコンセント２０に接続された電気製品の負荷の大きさごとにマップとして記憶している。
【００３６】
本実施例においては、アクセサリコンセント２０に電気製品が接続され、インバータ１６の作動が開始された時点（図４において時刻ｔ＝０）では、冷却ファン２４の駆動が行われず、駆動停止状態が維持される（印加電圧＝“０”）。かかる状態から時刻ｔ＝ｔ１にかけてインバータ１６の作動に伴ってインバータ温度ＴＨが例えば２０℃から上昇した場合には、その際の変化温度ΔＴＨから、図２に示す如き記憶マップを参照することにより、その後のインバータ温度ＴＨの変化推移が推定される。
【００３７】
そして、インバータ作動開始後、そのインバータ温度ＴＨの変化推移から推定される、インバータ温度ＴＨがインバータ１６の作動が確保される作動限界温度に到達するまでの時間Ｔ１が、インバータ１６の作動が最低限継続すべき作動保証時間ｔ０を下回るか否かが判別される。肯定判定がなされる場合は、インバータ１６の作動が作動保証時間だけ確保することができないと判断されるので、その時点（時刻ｔ＝ｔ１）で冷却ファン２４への印加電圧が“０”ｖから例えば“１０”ｖへ変更される。
【００３８】
冷却ファン２４への印加電圧が上昇されると、その回転数ｒｐｍが増大される。冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが増大されると、インバータ温度ＴＨが上昇し難くなり、インバータ１６が比較的低温状態に維持されることとなる。従って、冷却ファン２４への印加電圧の上昇に伴ってインバータ１６の作動時間は長くなる。
【００３９】
冷却ファン２４への印加電圧が“１０”ｖへ上昇された後、時刻ｔ＝ｔ２にかけてインバータ１６の作動に伴ってインバータ温度ＴＨが上昇した場合には、その際の変化温度ΔＴＨから、時刻ｔ＝ｔ１におけるインバータ温度ＴＨを初期状態でのインバータ温度ＴＨとする記憶マップを参照することにより、その後のインバータ温度ＴＨの変化推移が推定される。
【００４０】
そして、インバータ作動開始後、時刻ｔ＝ｔ１までの時間ｔ１と、インバータ温度ＴＨの変化推移から推定されるインバータ温度ＴＨが作動限界温度に到達する時間Ｔ２との加算時間（ｔ１＋Ｔ２）が、作動保証時間ｔ０を下回るか否かが判別される。肯定判定がなされる場合は、インバータ１６の作動が作動保証時間だけ確保することができないと判断されるので、その時点（時刻ｔ＝ｔ２）で冷却ファン２４への印加電圧が“１０”ｖから“２０”ｖへ変更される。従って、冷却ファン２４への印加電圧の更なる上昇に伴ってインバータ１６の作動時間は更に長くなる。
【００４１】
また同様に、冷却ファン２４への印加電圧が“２０”ｖへ上昇された後、時刻ｔ＝ｔ３にかけてインバータ１６の作動に伴ってインバータ温度ＴＨが上昇した場合には、その際の変化温度ΔＴＨから、時刻ｔ＝ｔ２におけるインバータ温度ＴＨを初期状態でのインバータ温度ＴＨとする記憶マップを参照することにより、その後のインバータ温度ＴＨの変化推移が推定される。そして、インバータ作動開始後、時刻ｔ＝ｔ２までの時間ｔ２と、インバータ温度ＴＨの変化推移から推定されるインバータ温度ＴＨが作動限界温度に到達する時間Ｔ３との加算時間（ｔ２＋Ｔ３）が、作動保証時間ｔ０を下回るか否かが判別される。肯定判定がなされる場合は、その時点（時刻ｔ＝ｔ３）で冷却ファン２４への印加電圧が“２０”ｖから“２５”ｖへ変更される。従って、冷却ファン２４への印加電圧の更なる上昇に伴ってインバータ１６の作動時間は更に長くなる。
【００４２】
更に、冷却ファン２４への印加電圧が“２５”ｖへ上昇された後、時刻ｔ＝ｔ４にかけてインバータ１６の作動に伴ってインバータ温度ＴＨが上昇した場合には、その際の変化温度ΔＴＨに基づいて、時刻ｔ＝ｔ３におけるインバータ温度ＴＨを初期状態でのインバータ温度ＴＨとする記憶マップを参照することによりインバータ温度ＴＨの変化推移が推定される。そして、インバータ作動開始後、時刻ｔ＝ｔ３までの時間ｔ３と、インバータ温度ＴＨの変化推移から推定されるインバータ温度ＴＨが作動限界温度に到達する時間Ｔ４との加算時間（ｔ３＋Ｔ４）が、作動保証時間ｔ０を上回る場合には、以後、冷却ファン２４への印加電圧が“２５”ｖに維持又は好ましくは“２５”ｖから例えば“２０”へ低下される。
【００４３】
冷却ファン２４への印加電圧が低下されると、その回転数ｒｐｍが減少される。冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが減少されると、インバータ温度ＴＨが上昇し難くなる。従って、冷却ファン２４への印加電圧の低下に伴ってインバータ１６の作動時間は短くなる。冷却ファン２４への印加電圧の低下処理が行われ得る場合には、以下、同様に、インバータ１６の作動継続時間が作動保証時間ｔ０となるように上記の処理が繰り返し行われる。尚、図４には、時刻ｔ＝ｔ４において冷却ファン２４への印加電圧が“２５”ｖから “２０”へ低下された場合に、インバータ１６の作動継続時間が作動保証時間ｔ０となる状況を一点鎖線で示している。
【００４４】
このように、本実施例によれば、インバータ１６の作動が開始された後、推定されるインバータ温度ＴＨの変化推移に従って適宜、インバータ温度ＴＨが作動限界温度に達するまでの作動時間が作動保証時間ｔ０以上となるように、好ましくは、作動保証時間ｔ０に一致するように冷却ファン２４への印加電圧を所定電圧ずつ段階的に変更することができる。この場合、冷却ファン２４の駆動、具体的には、その回転数ｒｐｍは時間をかけて段階的に制御されることとなる。かかる構成においては、インバータ１６の作動が少なくともその開始から最低限継続すべき作動保証時間だけは確保されると共に、冷却ファン２４がインバータ温度ＴＨの変化推移にかかわらず一義的にオン・オフ制御される構成と比較して、冷却ファン２４が大きな回転数ｒｐｍで駆動されるのは抑制される。
【００４５】
冷却ファン２４の回転が抑制されるほど、冷却ファン２４の駆動に起因するインバータ１６の過冷却が抑制され、冷却ファン２４の電力消費が抑制されると共に、冷却ファン２４の作動音が不必要に増大するのが防止される。従って、本実施例の交流電源装置１０によれば、冷却ファン２４の電力消費を最小限に抑制すると共に、その作動音を低減しつつ、インバータ１６の作動を少なくとも作動保証時間だけ確保することができる。
【００４６】
図５は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてインバータ１６の制御回路２２の冷却制御部がインバータ１６の作動開始後に実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図５に示すルーチンは、所定時間ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４７】
ステップ１００では、インバータ１６の作動が開始された後、温度センサ２６を用いて検出されたインバータ温度ＴＨを読み出すと共に、単位時間経過後のインバータ温度ＴＨからその変化温度ΔＴＨを算出する処理が実行される。
【００４８】
ステップ１０２では、上記ステップ１００の処理によるインバータ温度ＴＨ及びその変化温度ΔＴＨ並びに現時点での冷却ファン２４への印加電圧に基づいて、記憶マップを参照することにより、その後のインバータ温度ＴＨの変化推移が推定されると共に、その変化推移に従って、インバータ温度ＴＨがインバータ１６の作動が確保される作動限界温度に到達するまでの到達時間Ｔが推定される。
【００４９】
ステップ１０４では、インバータ１６の作動が開始されてからその推定演算が開始されるまでの時間ｔと、上記ステップ１０２で推定された到達時間Ｔとの加算時間（ｔ＋Ｔ）が、インバータ１６の作動が最低限継続すべき作動保証時間を下回るか否かが判別される。その結果、肯定判定がなされる場合には、インバータ１６の作動を少なくとも作動保証時間だけ確保することができないので、従って、かかる判別がなされた場合には、次にステップ１０６の処理が実行される。
一方、否定判定がなされた場合には、インバータ１６の作動を少なくとも作動保証時間だけは確保することができるので、従って、かかる判別がなされた場合には、次にステップ１０８の処理が実行される。
【００５０】
ステップ１０６では、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍを増大させるべく冷却ファン２４への印加電圧を上昇させる処理が実行される。本ステップ１０６の処理が実行されると、以後、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが増大され、インバータ温度ＴＨが上昇し難くなり、インバータ１６の作動時間が比較的長くなる。本ステップ１０６の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５１】
ステップ１０８では、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍを維持又は減少させるべく冷却ファン２４への印加電圧を維持又は低下させる処理が実行される。本ステップ１０８の処理が実行されると、以後、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが維持又は減少され、インバータ温度ＴＨが上昇し易くなる一方、冷却ファン２４の電力消費が比較的抑制される。本ステップ１０８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５２】
上記図５に示すルーチンによれば、インバータ１６の作動が開始された後、インバータ温度ＴＨの変化温度ΔＴＨから推定されるその変化推移に従って適宜、インバータ温度ＴＨが作動限界温度に達するまでの作動時間が作動保証時間ｔ０以上となるように、好ましくは、作動保証時間ｔ０に一致するように、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍを時間をかけて段階的に制御することができる。かかる構成によれば、インバータ１６の作動を少なくとも作動保証時間だけは確保することができると共に、冷却ファン２４がインバータ温度ＴＨの変化推移にかかわらず所定温度に応じて一義的にオン・オフ制御される構成と比較して、冷却ファン２４が大きな回転数ｒｐｍで駆動されるのを抑制することができる。すなわち、本実施例の交流電源装置１０によれば、冷却ファン２４の電力消費を最小限に抑制すると共にその作動音を低減しつつ、インバータ１６の作動を少なくとも作動保証時間だけ確保することができる。
【００５３】
尚、上記の実施例においては、ＤＣ／ＡＣインバータ１６が特許請求の範囲に記載した「インバータ」に、冷却ファン２４が特許請求の範囲に記載した「冷却装置」に、アクセサリコンセント２０が特許請求の範囲に記載した「コンセント」に、それぞれ相当していと共に、インバータ１６の制御回路２２の冷却制御部が、上記図５に示すルーチン中のステップ１０２の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「到達時間推定手段」が、ステップ１０４、１０６、及び１０８の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「冷却装置制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００５４】
ところで、インバータ温度ＴＨの時間変化は、外気温ＴＨａに応じて異なるものであるので、具体的には、外気温ＴＨａが高いほど、インバータ温度ＴＨが上昇し易く、インバータ１６が高温状態となり易い一方、外気温ＴＨａが低いほど、インバータ温度ＴＨが上昇し難く、インバータ１６が低温状態に維持され易いので、上記の実施例においては、冷却ファン２４の回転数（印加電圧）とインバータ温度ＴＨとの関係を、外気温ＴＨａごとにマップとして記憶することとしてもよい。かかる構成によれば、外気温ＴＨａを考慮したマップを参照してインバータ温度ＴＨの変化推移が推定されるため、冷却ファン２４の回転数制御が精度よく行われることとなる。
【００５５】
また、上記の実施例においては、温度センサ２６を用いて直接的にインバータ１６の筐体内の温度ＴＨを検出し、そのインバータ温度ＴＨを用いて冷却ファン２４の回転数制御を行うこととしているが、冷却ファン２４の回転数制御を行ううえで、そのインバータ温度ＴＨと共に、或いは、そのインバータ温度ＴＨに代えて、直流の高圧バッテリ１２からインバータ１６に入力される入力電圧の電圧値Ｖｉ及び入力電流の電流値Ｉｉ、並びに、インバータ１６からアクセサリコンセント２０へ出力される出力電圧の電圧値Ｖｏ及び出力電流の電流値Ｉｏや吸気温Ｔｂ，排気温Ｔｃ等を用いることとしてもよい。
【００５６】
また、上記の実施例においては、推定されたインバータ温度ＴＨの変化推移から、まず、インバータ温度ＴＨが作動限界温度に到達する時間を推定し、その後、インバータ１６の作動開始後におけるその推定到達時間までの時間が作動保証時間ｔ０を下回るか否かを判別し、その判別結果に基づいて冷却ファン２４への印加電圧を変更することとしているが、逆に、推定されたインバータ温度ＴＨの変化推移から、まず、インバータ１６の作動開始後、作動保証時間ｔ０が経過した際に到達するインバータ温度ＴＨを推定し、その後、そのインバータ温度ＴＨが作動限界温度以下であるか否かを判別し、その判別結果に基づいて冷却ファン２４への印加電圧を変更することとしてもよい。
【００５７】
かかる構成においては、インバータ１６の作動開始後、作動保証時間ｔ０が経過した際に到達するインバータ温度ＴＨが作動限界温度を超える場合、そのインバータ温度ＴＨが作動限界温度以下となるようにその印加電圧を上昇させることとすれば、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが増大するので、インバータ１６の作動を少なくとも作動保証時間ｔ０だけ確保することが可能となると共に、冷却ファン２４の電力消費を最小限に抑制することが可能となる。また、上記した到達インバータ温度ＴＨが作動限界温度よりも低い作動下限温度（図４において１００℃）未満である場合、そのインバータ温度ＴＨがその作動下限温度以上となるようにその印加電圧を低下させることとすれば、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍが減少するので、インバータ１６の作動が少なくとも作動保証時間ｔ０だけ確保される範囲で冷却ファン２４の電力消費を更に抑制することが可能となる。尚、上記した到達インバータ温度ＴＨが作動限界温度未満である場合、そのインバータ温度ＴＨが作動限界温度に一致するようにその印加電圧を低下させることが好ましく、かかる構成においては、冷却ファン２４の回転数ｒｐｍの減少により、インバータ冷却のための電力消費が最小限に抑制され、かつ、インバータの作動が所定時間だけ維持されることとなる。この場合、インバータ１６の制御回路２２の冷却制御部がかかる処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「到達温度推定手段」及び請求項３及び４記載の「冷却装置制御手段」がそれぞれ実現されることとなる。
【００５８】
また、上記の実施例においては、インバータ１６が、車両に搭載された高圧バッテリ１２の直流電力を交流電力に変換し、車室内に設けられたアクセサリコンセント２０へ出力するインバータであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両動力であるモータへ出力するためのインバータに適用することも可能である。また、インバータ１６が、車両に搭載されるインバータであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、車載以外の家庭用エアコン等に使用される、直流電力を交流電力に変換するインバータに適用することも可能である。
【００５９】
更に、上記の実施例においては、インバータ１６が冷却ファン２４の回転により外気を取り入れることにより冷却される構成においてその冷却ファン２４の回転数を制御することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインバータ１６が水流により冷却される構成においてはその流量を制御することとすればよい。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１乃至１０記載の発明によれば、インバータを冷却する冷却装置の電力消費を最小限に抑制しつつ、インバータの作動を少なくとも所定時間だけは確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である交流電源装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】インバータが作動する状況での冷却ファンの回転数とインバータ温度との関係の時間変化を表した図である。
【図３】冷却ファンの回転数が固定された状況下、負荷の大きさが異なる場合でのインバータ温度の時間変化をそれぞれ表した図である。
【図４】本実施例において冷却ファンの駆動制御が行われる際の、インバータが作動し始めた後のインバータ温度の時間変化を表した図である。
【図５】本実施例において冷却ファンの駆動制御を行うべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  交流電源装置
１２  高圧バッテリ
１６  ＤＣ／ＡＣインバータ
２２  制御回路
２４  冷却ファン
２６  温度センサ
【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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