(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチング素子の劣化を抑制すること。【解決手段】駆動輪１０７に駆動力を付与するモータ１０３と、複数のスイッチング素子を含み、前記モータに供給する電力を制御するインバータ１０４と、前記モータと前記駆動輪との間に設けられる変速機１０６と、を備えるハイブリッド車両１００に適用される制御装置１１０であって、前記変速機のアップ変速が予測される場合、前記スイッチング素子を冷却し、前記変速機のダウン変速が予測される場合、前記スイッチング素子を加熱する、制御装置。【選択図】図１
2016078583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪に駆動力を付与するモータと、複数のスイッチング素子を含み、前記モータに供給する電力を制御するインバータと、前記モータと前記駆動輪との間に設けられる変速機と、を備えるハイブリッド車両に適用される制御装置であって、
前記変速機のアップ変速が予測される場合、前記スイッチング素子を冷却し、
前記変速機のダウン変速が予測される場合、前記スイッチング素子を加熱する、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電流制御手段が、インバータの検出温度及び温度変化速度に基づいて、スイッチング素子の通電電流を制御し、検出温度と素子温度との間のずれ量のばらつきを改善することで、出力性能の低下を抑止させた過熱保護装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１１８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、変速前後で、インバータに含まれるスイッチング素子に大きな熱ストレスがかかると、素子のはんだ接合部にクラックが生じ、素子の劣化が進み易くなる。
【０００５】
そこで、スイッチング素子の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、一態様によれば、
駆動輪に駆動力を付与するモータと、複数のスイッチング素子を含み、前記モータに供給する電力を制御するインバータと、前記モータと前記駆動輪との間に設けられる変速機と、を備えるハイブリッド車両に適用される制御装置であって、
前記変速機のアップ変速が予測される場合、前記スイッチング素子を冷却し、
前記変速機のダウン変速が予測される場合、前記スイッチング素子を加熱する、制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、スイッチング素子の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る車両の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る制御フローチャートの一例である。
【図３】本実施の形態に係る制御フローチャートの一例である。
【図４】本実施の形態に係る車速とアクセル開度との関係を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る時間と素子温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
＜車両の構成＞
図１は、本実施の形態に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るハイブリッド車両は、モータと駆動輪との間に、Ａ／Ｔ（Automatic Transmission）変速機構を有し、モータ駆動用スイッチング素子を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により通電させることで、モータに駆動力を発生させる。
【００１１】
図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１０１、第１のモータジェネレータ１０２、第２のモータジェネレータ１０３、インバータ１０４、温度センサ１０５、変速機１０６、駆動輪１０７、蓄電装置１０８、制御装置１１０、等を含む。
【００１２】
エンジン１０１は、ハイブリッド車両１００の動力源であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、等の燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジン１０１は、制御装置１１０から出力される制御信号ＤＲＶに基づいて、例えば、スロットル開度、燃料供給量、点火時期、等が制御される。
【００１３】
第１のモータジェネレータ１０２及び第２のモータジェネレータ１０３は、例えば、３相交流回転電機であり、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ、回転磁界を形成する３相コイルが巻回されるステータ、等を含む。
【００１４】
第１のモータジェネレータ１０２は、例えば、蓄電装置１０８を充電する発電機、第２のモータジェネレータ１０３へ電力を供給する発電機、エンジン１０１を始動させる回転電機、として用いられる。第２のモータジェネレータ１０３は、例えば、駆動輪１０７に駆動力を付与する回転電機、エンジン１０１の出力を補助する電動機、として用いられる。
【００１５】
インバータ１０４は、複数のスイッチング素子を含み、制御装置１１０から出力される制御信号ＰＷＩに基づいて、蓄電装置１０８と、第１のモータジェネレータ１０２及び第２のモータジェネレータ１０３との間の、電力の入出力を制御する。スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子等を用いることができる。
【００１６】
例えば、インバータ１０４は、蓄電装置１０８から供給される直流電力を、交流電力に変換して、第２のモータジェネレータ１０３へと供給する。又、例えば、インバータ１０４は、エンジン１０１の動力により第１のモータジェネレータ１０２で発電する交流電力を、直流電力に変換して、蓄電装置１０８へと供給する。
【００１７】
温度センサ１０５は、インバータ１０４に含まれる複数のスイッチング素子の温度を検知し、検知信号Ｒｅを、制御装置１１０へと出力する。
【００１８】
変速機１０６は、第２のモータジェネレータ１０３と駆動輪１０７との間に設けられ、変速比を段階的に変化させる自動変速機である。変速機１０６の入力軸は、駆動軸Ａに連結され、変速機１０６の出力軸は、ペラ軸Ｂに連結される。変速機１０６は、制御装置１１０から出力される制御信号ＳＦＴに基づいて、例えば、変速比、駆動軸Ａの回転数、ペラ軸Ｂの回転数、等が制御される。
【００１９】
駆動輪１０７は、第２のモータジェネレータ１０３から付与される駆動力に基づいて駆動する。駆動輪１０７は、第２のモータジェネレータ１０３と連動し、第２のモータジェネレータ１０３の回転に伴って回転する。
【００２０】
蓄電装置１０８は、充放電可能な直流電源であり、インバータ１０４へと直流電力を供給して放電する一方で、インバータ１０４から供給される直流電力により充電される。蓄電装置１０８としては、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池、キャパシタ、等を適用できる。
【００２１】
制御装置１１０は、変速機１０６へと制御信号ＳＦＴを出力し、変速機１０６を制御する。例えば、制御装置１１０は、変速機１０６のアップ変速が予測される場合、スイッチング素子を冷却して、アップ変速制御を行う。又、例えば、制御装置１１０は、変速機１０６のダウン変速が予測される場合、スイッチング素子を加熱して、ダウン変速制御を行う。なお、アップ変速とは、車速が上昇したり、アクセル開度が小さくなったときなどの状態変化に基づいて行われる変速であり、ダウン変速とは、車速が低下したり、アクセル開度が大きくなったときなどの状態変化に基づいて行われる変速である。
【００２２】
又、制御装置１１０は、インバータ１０４へと制御信号ＰＷＩを出力し、インバータ１０４を制御する。例えば、制御装置１１０は、インバータ１０４に含まれる複数のスイッチング素子を冷却するために、スイッチングキャリア周波数を低くし、スイッチング損失を減少させる制御を行う。又、例えば、制御装置１１０は、インバータ１０４に含まれる複数のスイッチング素子を加熱するために、スイッチングキャリア周波数を高くし、スイッチング損失を増加させる制御を行う。
【００２３】
又、制御装置１１０は、検知信号Ｒｅに基づいて、インバータ１０４に含まれる複数のスイッチング素子の温度を判断する。
【００２４】
この他にも、制御装置１１０は、ハイブリッド車両１００の各構成要素に対して、種々の制御を行うことが可能である。
【００２５】
本実施の形態に係る制御装置によれば、変速が予測される場合に、スイッチング素子の温度を、予め目標値（変速後の素子温度）に近づけておくことで、変速前後における素子の温度変化を緩和する。これにより、素子のはんだ接合部にかかる熱ストレスを低減することができる。
【００２６】
＜制御フローチャート＞
図２は、車両がアップ変速を行う場合における制御方法の一例を示したフローチャートである。図２のフローチャートは、例えば、制御装置１１０によって実行される。
【００２７】
ステップＳ１０において、制御装置１１０は、アップ変速予測フラグが有るか否かを判定する。アップ変速予測フラグが有ると判定する場合（ＹＥＳ）、制御装置１１０は、ステップＳ２０の処理を行う。アップ変速予測フラグが無いと判定する場合（ＮＯ）、制御装置１１０は、車両を通常走行させる処理を行う（Ｒｅｔｕｒｎ）。
【００２８】
ステップＳ２０において、制御装置１１０は、モータ駆動用スイッチング素子の冷却を、開始する。
【００２９】
ステップＳ３０において、制御装置１１０は、アップ変速が必要であるか否かを判定する。アップ変速が必要であると判定する場合（ＹＥＳ）、制御装置１１０は、ステップＳ４０の処理を行う。アップ変速が必要でないと判定する場合（ＮＯ）、制御装置１１０は、車両を通常走行させる処理を行う（Ｒｅｔｕｒｎ）。
【００３０】
ステップＳ４０において、制御装置１１０は、アップ変速制御を行う。
【００３１】
ステップＳ５０において、制御装置１１０は、モータ駆動用スイッチング素子の冷却を、停止する。
【００３２】
上述の処理によれば、制御装置１１０は、変速機にアップ変速が予測されるフラグが立った場合、実際のアップ変速が行われる前に、スイッチング素子を冷却する。これにより、はんだクラックの発生を抑制し、通電不良等を避けることができる。
【００３３】
図３は、車両がダウン変速を行う場合における制御方法の一例を示したフローチャートである。図３のフローチャートは、例えば、制御装置１１０によって実行される。
【００３４】
ステップＳ１１において、制御装置１１０は、ダウン変速予測フラグが有るか否かを判定する。ダウン変速予測フラグが有ると判定する場合（ＹＥＳ）、制御装置１１０は、ステップＳ２１の処理を行う。ダウン変速予測フラグが無いと判定する場合（ＮＯ）、制御装置１１０は、車両を通常走行させる処理を行う（Ｒｅｔｕｒｎ）。
【００３５】
ステップＳ２１において、制御装置１１０は、モータ駆動用スイッチング素子の加熱を、開始する。
【００３６】
ステップＳ３１において、制御装置１１０は、ダウン変速が必要であるか否かを判定する。ダウン変速が必要であると判定する場合（ＹＥＳ）、制御装置１１０は、ステップＳ４１の処理を行う。ダウン変速が必要でないと判定する場合（ＮＯ）、制御装置１１０は、車両を通常走行させる処理を行う（Ｒｅｔｕｒｎ）。
【００３７】
ステップＳ４１において、制御装置１１０は、ダウン変速制御を行う。
【００３８】
ステップＳ５１において、制御装置１１０は、モータ駆動用スイッチング素子の加熱を、停止する。
【００３９】
上述の処理によれば、制御装置１１０は、変速機にダウン変速が予測されるフラグが立った場合、実際のダウン変速が行われる前に、スイッチング素子を加熱する。これにより、はんだクラックの発生を抑制し、通電不良等を避けることができる。
【００４０】
＜変速突入前の予測＞
図４を用いて、制御装置１１０における、変速突入前の予測判定方法について、説明する。横軸は車速［ｋｍ／ｈ］、縦軸はアクセル開度［％］である。単位時間当たりの移動量をｖ［ｋｍ／ｈ］、変速線に対する直交ベクトル成分をｖｔ［ｋｍ／ｈ］、とする。
【００４１】
図４（Ａ）は、アップ変速突入前の、車速とアクセル開度との関係を示す図である。現在の位置からアップ変速線までの距離をａ１［ｋｍ］、アップ変速までの時間をｔ１［ｈ］（＝ａ１／ｖｔ）、アップ変速突入予測閾値をｔｔｈ１［ｈ］、とする。
【００４２】
例えば、ｔ１≦ｔｔｈ１の場合、制御装置１１０は、アップ変速予測フラグが立ち（アップ変速予測フラグ＝Ｈ）、アップ変速突入見込み有りと判定する（図２に示すステップＳ１０のＹＥＳ）。又、例えば、ｔ１＞ｔｔｈ１の場合、制御装置１１０は、アップ変速予測フラグが立たず（アップ変速予測フラグ＝Ｌ）、アップ変速突入見込み無しと判定する（図２に示すステップＳ１０のＮＯ）。
【００４３】
図４（Ｂ）は、ダウン変速突入前の、車速とアクセル開度との関係を示す図である。現在の位置からダウン変速線までの距離をａ２［ｋｍ］、ダウン変速までの時間をｔ１［ｈ］（＝ａ２／ｖｔ）、ダウン変速突入予測閾値をｔｔｈ２［ｈ］、とする。
【００４４】
例えば、ｔ２≦ｔｔｈ２の場合、制御装置１１０は、ダウン変速予測フラグが立ち（ダウン変速予測フラグ＝Ｈ）、ダウン変速突入見込み有りと判定する（図３に示すステップＳ１１のＹＥＳ）。又、例えば、ｔ２＞ｔｔｈ２の場合、制御装置１１０は、ダウン変速予測フラグが立たず（ダウン変速予測フラグ＝Ｌ）、ダウン変速突入見込み無しと判定する（図３に示すステップＳ１１のＮＯ）。
【００４５】
＜変速突入前後の温度制御＞
次に、制御装置１１０における、アップ変速突入前後の温度制御について、説明する。
【００４６】
制御装置１１０は、アップ変速突入前に、スイッチング素子の冷却を開始し、素子温度を低下させる（図２に示すステップＳ２０）。なお、変速後の素子温度が推定可能な場合には、制御装置１１０は、素子温度を目標値に近づけるように低下させる。
【００４７】
アップ変速線を超えた場合（図２に示すステップＳ３０のＹＥＳ）、制御装置１１０は、ギアアップ変速制御を行う（図２に示すステップＳ４０）。
【００４８】
制御装置１１０は、アップ変速突入後に、スイッチング素子の冷却を停止する（図２に示すステップＳ５０）。又、一定時間変速線を超えない場合（図２に示すステップＳ３０のＮＯ）、制御装置１１０は、スイッチング素子の冷却を停止する（図２に示すステップＳ５０）。
【００４９】
次に、制御装置１１０における、ダウン変速突入前後の温度制御について、説明する。
【００５０】
制御装置１１０は、ダウン変速突入前に、スイッチング素子の加熱を開始し、耐熱が成立する範囲で、素子温度を上昇させる（図３に示すステップＳ２１）。なお、変速後の素子温度が推定可能な場合には、制御装置１１０は、素子温度を目標値に近づけるように上昇させる。
【００５１】
ダウン変速線を超えた場合（図３に示すステップＳ３１のＹＥＳ）、制御装置１１０は、ギアダウン変速制御を行う（図３に示すステップＳ４１）。
【００５２】
制御装置１１０は、ダウン変速突入後に、スイッチング素子の加熱を停止する（図３に示すステップＳ５１）。又、一定時間変速線を超えない場合（図３に示すステップＳ３１のＮＯ）、制御装置１１０は、スイッチング素子の加熱を停止する（図３に示すステップＳ５１）。
【００５３】
ところで、変速前後における素子の温度変化（＝ΔＴ）、変速前の昇温又は降温レート（＝ΔＴ／ｄｔ）、変速時の急峻なトルク変動、等は、素子の接合はんだに顕著な熱ストレスを与える。
【００５４】
図５に、制御装置１１０が、変速突入前後の温度制御を行わない場合と、変速突入前後の温度制御を行う場合における、時間と素子温度との関係を示す。横軸は時間［ｓ］、縦軸は素子温度［℃］である。図５より、温度制御を行うことで、アップ変速前後における素子の温度変化（ΔＴ１（制御無）＞ΔＴ２（制御有））を小さくでき、変速前の昇温レートを小さくできることがわかる。
【００５５】
即ち、本実施の形態に係る制御装置１１０によれば、変速突入前後の温度制御により、素子の接合はんだにかかる熱ストレスを低減できる。これにより、はんだクラックの発生を抑制できるため、素子の劣化を抑制することができる。
【００５６】
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０３                第２のモータジェネレータ
１０４                インバータ
１０６                変速機
１０７                駆動輪
１１０                制御装置
【図１】
2016078583.tif 000003
【図２】
2016078583.tif 000004
【図３】
2016078583.tif 000005
【図４】
2016078583.tif 000006
【図５】
2016078583.tif 000007