(57)【要約】【課題】インバータ冷却用ポンプの寿命の低下を抑制しつつ、インバータの寿命を向上させることができるインバータ冷却用ポンプの制御装置及び車両を提供する。【解決手段】インバータ冷却用ポンプ６０の制御装置７０は、車両１の動力用のモータ２０に電気的に接続されたインバータ４０を冷媒で冷却するためのインバータ冷却用ポンプ６０をパルス幅変調制御で制御するポンプ制御部７１を備え、ポンプ制御部７１は、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合に、インバータ冷却用ポンプ６０を第１のデューティ比で駆動させ、インバータ４０の温度が所定温度以下の場合に、インバータ冷却用ポンプ６０を第１のデューティ比よりも小さい第２のデューティ比で駆動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の動力用のモータに電気的に接続されたインバータを冷媒で冷却するためのインバータ冷却用ポンプをパルス幅変調制御で制御するポンプ制御部を備え、
前記ポンプ制御部は、前記インバータの温度が所定温度より大きい場合に、前記インバータ冷却用ポンプを第１のデューティ比で駆動させ、前記インバータの温度が前記所定温度以下の場合に、前記インバータ冷却用ポンプを前記第１のデューティ比よりも小さい第２のデューティ比で駆動させることを特徴とするインバータ冷却用ポンプの制御装置。
【請求項２】
前記ポンプ制御部は、前記第１のデューティ比を前記インバータの温度に応じて変化させる請求項１記載のインバータ冷却用ポンプの制御装置。
【請求項３】
車両の動力用のモータと、
前記モータに電気的に接続されたインバータと、
前記インバータを冷媒で冷却するためのインバータ冷却用ポンプと、
前記インバータ冷却用ポンプをパルス幅変調制御で制御するポンプ制御部を有する制御装置と、を備え、
前記ポンプ制御部は、前記インバータの温度が所定温度より大きい場合に、前記インバータ冷却用ポンプを第１のデューティ比で駆動させ、前記インバータの温度が前記所定温度以下の場合に、前記インバータ冷却用ポンプを前記第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比で駆動させることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ冷却用ポンプの制御装置、及びこれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両動力用のモータと、このモータに電気的に接続されて、モータ駆動用の交流電力を生成するインバータと、を有する車両において、インバータ冷却用ポンプから吐出された冷媒によってインバータを冷却する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。なお、このようなインバータは、一般に、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を備えている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、従来の車両では、一般に、インバータのスイッチング素子の近傍に温度センサを設け、この温度センサの検出したインバータ温度が所定温度以下の状態まではインバータ冷却用ポンプを停止させておき、この温度センサの検出したインバータ温度が所定温度より大きくなった場合にインバータ冷却用ポンプを稼動させて、インバータを冷媒によって冷却していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７２８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術において、温度センサの検出したインバータ温度が所定温度以下の状態（すなわち、インバータが冷媒によって冷却されていない状態）で、インバータに大電流が流れた場合に、スイッチング素子の温度が急上昇する可能性がある。そして、この後に、インバータに大電流が流れなくなった場合、スイッチング素子の温度が急低下する可能性がある。このような温度の急上昇と急低下とが繰り返し生じた場合、スイッチング素子が熱劣化してしまい、その結果、インバータの寿命が短くなる可能性がある。
【０００６】
一方、上記スイッチング素子の熱劣化によるインバータ寿命の低下を抑制するために、例えばインバータ冷却用ポンプを常時、フル稼働させることも考えられる。しかしながら、この場合、インバータ冷却用ポンプの寿命が低下する可能性がある。
【０００７】
本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータ冷却用ポンプの寿命の低下を抑制しつつ、インバータの寿命を向上させることができるインバータ冷却用ポンプの制御装置及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るインバータ冷却用ポンプの制御装置は、車両の動力用のモータに電気的に接続されたインバータを冷媒で冷却するためのインバータ冷却用ポンプをパルス幅変調制御で制御するポンプ制御部を備え、前記ポンプ制御部は、前記インバータの温度が所定温度より大きい場合に、前記インバータ冷却用ポンプを第１のデューティ比で駆動させ、前記インバータの温度が前記所定温度以下の場合に、前記インバータ冷却用ポンプを前記第１のデューティ比よりも小さい第２のデューティ比で駆動させることを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る車両は、車両の動力用のモータと、前記
モータに電気的に接続されたインバータと、前記インバータを冷媒で冷却するためのインバータ冷却用ポンプと、前記インバータ冷却用ポンプをパルス幅変調制御で制御するポンプ制御部を有する制御装置と、を備え、前記ポンプ制御部は、前記インバータの温度が所定温度より大きい場合に、前記インバータ冷却用ポンプを第１のデューティ比で駆動させ、前記インバータの温度が前記所定温度以下の場合に、前記インバータ冷却用ポンプを前記第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比で駆動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インバータの温度が所定温度より大きい場合のみならず、所定温度以下の場合であっても、インバータ冷却用ポンプが駆動するので、インバータの温度が所定温度以下の場合にインバータに大電流が流れた場合であっても、インバータのスイッチング素子の温度が急上昇することを抑制できる。したがって、本発明によれば、スイッチング素子の温度が急上昇と急低下とを繰り返すことを抑制して、スイッチング素子の温度の変動幅を小さくすることができるので、インバータの寿命を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、インバータの温度が所定温度以下の場合にインバータ冷却用ポンプは第２のデューティ比で駆動するが、この第２のデューティ比は第１のデューティ比よりも小さい値であるので、インバータ冷却用ポンプの負荷は小さくて済む。したがって、本発明によれば、インバータ冷却用ポンプの寿命が低下することを抑制することができる。
【００１２】
以上のように本発明によれば、インバータ冷却用ポンプの寿命の低下を抑制しつつ、インバータの寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は実施形態に係る車両の構成を示す模式図である。図１（ｂ）はインバータの内部に配置された素子を説明するための模式図である。
【図２】実施形態に係るインバータ冷却用ポンプの制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態に係るインバータ冷却用ポンプ６０の制御装置７０、及びこれを備える車両１について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る車両１の構成を示す模式図である。車両１の具体的な種類は、動力用のモータ２０を備えるものであればよく、その具体的種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では車両１の一例として、車両動力源として内燃機関１０及びモータ２０を備えるハイブリッド車両を用いている。
【００１５】
内燃機関１０の具体的な種類は特に限定されるものではなく、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等、種々の内燃機関を用いることができる。本実施形態では内燃機関１０の一例として、ディーゼルエンジンを用いている。この内燃機関１０の燃料噴射量や燃料噴射時期等は、後述する制御装置７０によって制御される。また、本実施形態ではモータ２０の一例として、三相交流モータを用いている。
【００１６】
本実施形態に係る車両１としてのハイブリッド車両は、発進時や加速時には、リチウムイオンバッテリやニッケル水素バッテリ等の高電圧バッテリ３０からの電力を用いてモータ２０が駆動することで、内燃機関１０による駆動力をアシストする。また、慣性走行時や制動時においては、モータ２０は回生発電を行い、この回生発電で生じた電力が高電圧バッテリ３０に充電される。
【００１７】
なお、車両１における内燃機関１０とモータ２０との接続態様は特に限定されるものではなく、例えば、内燃機関１０とモータ２０とがクラッチを介して接続されたものや、内燃機関１０にクラッチを介して接続されたトランスミッションにモータ２０が接続されたもの等、種々の接続態様を用いることができる。
【００１８】
また車両１は、インバータ４０を備えている。このインバータ４０は、モータ２０に電気的に接続されるとともに、高電圧バッテリ３０にも電気的に接続されている。インバータ４０は、モータ２０によるアシスト時には、後述する制御装置７０の指示を受けて、高電圧バッテリ３０からの直流電力を交流電力（具体的には三相交流電力）に変換してモータ２０に供給する。これにより、モータ２０はインバータ４０が生成した交流電力によって駆動されて、内燃機関１０の駆動力をアシストする。また、インバータ４０は、モータ２０による回生発電時には、制御装置７０の指示を受けて、モータ２０が発電した交流電力を直流電力に変換する。この直流電力は高電圧バッテリ３０に充電される。
【００１９】
図１（ｂ）はインバータ４０の内部に配置された素子を説明するための模式図であり、具体的には、インバータ４０の内部の一部を模式的に図示している。インバータ４０は、スイッチング素子４１と、このスイッチング素子４１に並列に接続されたダイオード４２と、を複数組有している。本実施形態に係るインバータ４０は、スイッチング素子４１の一例として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いている。
【００２０】
またインバータ４０は、スイッチング素子４１の近傍にインバータ温度センサ４３を備えている。各々のインバータ温度センサ４３は、検出結果を制御装置７０に伝える。このインバータ温度センサ４３の検出結果に基づいて、制御装置７０はインバータ４０の温度を取得する。
【００２１】
再び図１（ａ）を参照して、車両１は、インバータ４０を冷媒で冷却するインバータ冷却システムとして、冷媒通路５０と、インバータ冷却用ポンプ６０（以下、「ポンプ６０」と略称する）とを備えている。冷媒通路５０は、インバータ４０とポンプ６０との間を冷媒が循環できるように構成されている。ポンプ６０は、制御装置７０の指示を受けて稼動する。ポンプ６０が稼動した場合、冷媒通路５０の冷媒はポンプ６０から吐出されて冷媒通路５０内を循環しながら、インバータ４０を冷却する。なお、冷媒の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では、一例として水を主成分とする冷媒（すなわち冷却水）を用いている。
【００２２】
また本実施形態に係るポンプ６０は、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）による制御、具体的にはパルス幅のデューティ（Ｄｕｔｙ）比による制御が可能なポンプである。このデューティ比は、パルス幅を周期で除した値であり、ＰＷＭ制御のＯＮの時間幅を示す指標である。
【００２３】
また車両１は、内燃機関１０、モータ２０、インバータ４０、及びポンプ６０を制御する制御装置７０を備えている。本実施形態では、この制御装置７０として電子制御装置を用いている。この電子制御装置は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するＣＰＵ７１と、ＣＰＵ７１の動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部としての機能を有するＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等とを有するマイクロコンピュータを備えている。なお、以下の説明において、制御装置７０のＣＰＵ７１の機能のうち、ポンプ６０をパルス幅変調制御で制御する機能部分をポンプ制御部と称する。すなわち、本実施形態に係るポンプ制御部はＣＰＵ７１によって実現されている。
【００２４】
続いて制御装置７０によるポンプ６０の制御の詳細について説明する。図２はポンプ６
０の制御の一例を示すフローチャートである。制御装置７０のポンプ制御部（ＣＰＵ７１）は、図２のフローチャートを、車両１のスタートスイッチ（起動スイッチ）がオンになった後に実行する。なお、図２の最初のスタート時において、ポンプ６０は停止しているものとする。
【００２５】
まず、ステップＳ１０において、ポンプ制御部は、インバータ４０の温度（Ｔｉｎ）が所定温度より大きいか否かを判定する。具体的には本実施形態に係る制御装置７０の記憶部（例えばＲＯＭ７２）には、この所定温度が予め記憶されている。また、本実施形態に係るポンプ制御部は、複数のインバータ温度センサ４３の検出した温度の平均値を算出し、この算出された平均値をステップＳ１０のインバータ４０の温度として取得する。そして、ポンプ制御部は、このようにして取得されたインバータ４０の温度が記憶部の所定温度より大きいか否かを判定する。
【００２６】
なお、ステップＳ１０の所定温度は、後述するステップＳ１１及びステップＳ１２の実行を切り替えるためのインバータ４０の温度の閾値に相当する。この所定温度の具体的な値は、特に限定されるものではないが、例えば、インバータ４０の温度がこの所定温度より大きい場合に、後述するステップＳ１１が実行された方がスイッチング素子４１の熱劣化を効果的に抑制できると考えられる温度を用いることができる。この所定温度は、予め実験、シミュレーション等によって求めておき、記憶部に記憶させておく。なお、この所定温度の一例を挙げると、例えば４０℃〜６０℃から選択された値を用いることができる。但し、この数値例は一例に過ぎず、所定温度はこれに限定されるものではない。
【００２７】
また、ポンプ制御部は、ステップＳ１０のインバータ４０の温度として、上述したように複数のインバータ温度センサ４３の検出結果の平均値を用いる代わりに、例えば、複数のインバータ温度センサ４３の検出結果のうち最も高い値を用いることもできる。すなわち、この場合、ポンプ制御部は、複数のインバータ温度センサ４３の検出結果のうち、最も高い値が所定温度より大きい場合にＹＥＳと判定する。
【００２８】
あるいは、ポンプ制御部は、ステップＳ１０のインバータ４０の温度として、インバータ４０の所定箇所の温度を用いることもできる。すなわち、この場合、インバータ４０は、複数個のインバータ温度センサ４３を備える代わりに、インバータ４０の所定箇所に１個のインバータ温度センサを備えている。そして、ステップＳ１０において、ポンプ制御部は、この１個のインバータ温度センサの検出した温度が所定温度より大きい場合にＹＥＳと判定する。
【００２９】
ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合）、ポンプ制御部は、ポンプ６０を第１のデューティ比で駆動させる（ステップＳ１１）。
【００３０】
ここで、本実施形態に係るポンプ制御部は、第１のデューティ比を、インバータ４０の温度（Ｔｉｎ）に応じて変化させている。すなわち、本実施形態に係るポンプ制御部は、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合、インバータ４０の温度に対応した第１のデューティ比でポンプ６０を駆動している。
【００３１】
具体的には、制御装置７０の記憶部（例えばＲＯＭ７２）には、インバータ４０の温度と第１のデューティ比とを関連付けて規定したマップが予め記憶されている。また、このマップは、インバータ４０の温度が高いほど第１のデューティ比が大きくなるように設定されている。ポンプ制御部は、インバータ温度センサ４３の検出結果に基づいてインバータ４０の温度を取得し、この取得されたインバータ４０の温度に対応した第１のデューティ比を記憶部のマップから抽出することで、インバータ４０の温度に対応した第１のデュ
ーティ比を取得している。そして、ポンプ制御部は、このように取得された第１のデューティ比でポンプ６０をＰＷＭ制御する。
【００３２】
このように、ステップＳ１１において、ポンプ制御部が第１のデューティ比をインバータ４０の温度に応じて変化させることにより、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合に、インバータ冷却用ポンプ６０をインバータ４０の温度に応じて駆動させることができる。これにより、ポンプ６０の寿命低下を抑制しつつ、インバータ４０を効果的に冷却することができる。
【００３３】
但し、ステップＳ１１の具体的な内容はこれに限定されるものではなく、他の例を挙げると、ポンプ制御部は、第１のデューティ比として、定数を用いることもできる。具体的には、この場合、制御装置７０の記憶部には、この第１のデューティ比としての所定の定数（一例として９０〜１００％から選択された所定の定数）が予め記憶されており、ステップＳ１１においてポンプ制御部は、この記憶部の第１のデューティ比（所定の定数）でポンプ６０を稼動させる。
【００３４】
ステップＳ１１の後にポンプ制御部はフローチャートをスタートから実行する（リターン）。一方、ステップＳ１０でＮＯと判定された場合（すなわち、インバータ４０の温度が所定温度以下の場合）、ポンプ制御部は、ポンプ６０を第１のデューティ比よりも小さい第２のデューティ比（これはゼロよりも大きい値である）で駆動させる（ステップＳ１２）。すなわち、本実施形態に係るポンプ６０は、車両１の始動後において、停止せずに、第２のデューティ比又は第１のデューティ比で駆動している。
【００３５】
なお、第２のデューティ比は、第１のデューティ比よりも小さい値であれば、その具体的な値は特に限定されるものではない。この第２のデューティ比の値が大きいほど、ポンプ６０の冷媒吐出量が多くなり、インバータ４０の熱劣化をより確実に抑制できるが、この一方で、ポンプ６０の負荷が増大してしまうので、ポンプ６０の寿命低下の可能性が生じる。したがって、インバータ４０の熱劣化の抑制とポンプ６０の寿命低下の抑制とのバランスを考慮して、第２のデューティ比として適切な値を予め求めて、記憶部に記憶させておけばよい。なお、本実施形態においては、第２のデューティ比の一例として、例えば５％〜１５％の範囲内から選択された所定値を用いている。ステップＳ１２の後にポンプ制御部はフローチャートをスタートから実行する（リターン）。
【００３６】
なお、ステップＳ１２に係る第２のデューティ比は定数に限定されるものではない。ステップＳ１２の他の例を挙げると、例えばポンプ制御部は、第２のデューティ比を、第１のデューティ比よりも小さい範囲内で、インバータ４０の温度に応じて変化させてもよい。具体的には、この場合、制御装置７０の記憶部には、インバータ４０の温度と第２のデューティ比とを関連付けて規定したマップが予め記憶されている。また、このマップにおいて、第２のデューティ比は、第１のデューティ比よりも小さい値に設定されている。さらに、このマップにおいて、第２のデューティ比は、インバータ４０の温度が高いほど第２のデューティ比が大きくなるように設定されている。
【００３７】
ステップＳ１２において、ポンプ制御部は、インバータ温度センサ４３の検出結果に基づいてインバータ４０の温度を取得し、取得されたインバータ４０の温度に対応した第２のデューティ比を記憶部の上記マップから抽出することで、インバータ４０の温度に対応した第２のデューティ比を取得し、このように取得された第２のデューティ比でポンプ６０を駆動させる。
【００３８】
このように、ステップＳ１２において第２のデューティ比をインバータ温度に応じて変化させた場合、インバータ４０の温度が所定温度以下の場合に、インバータ冷却用ポンプ
６０を、インバータ４０の温度に応じて駆動させることができる。これにより、ポンプ６０の寿命低下を抑制しつつインバータ４０を効果的に冷却することができる。
【００３９】
以上説明した本実施形態の作用効果をまとめると次のようになる。まず、本実施形態によれば、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合には、ステップＳ１１においてポンプ６０を第１のデューティ比で駆動させるので、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合にインバータ４０に大電流が流れた場合でも、インバータ４０のスイッチング素子４１の温度が急上昇することを抑制することができる。また、インバータ４０の温度が所定温度以下の場合であっても、ステップＳ１２においてポンプ６０を第２のデューティ比で駆動させるので、インバータ４０の温度が所定温度以下の場合にインバータ４０に大電流が流れた場合であっても、インバータ４０のスイッチング素子４１の温度が急上昇することを抑制することができる。
【００４０】
すなわち、本実施形態によれば、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合のみならず、所定温度以下の場合においてもポンプ６０が駆動するので、スイッチング素子４１の温度が急上昇と急低下とを繰り返すことを抑制して、スイッチング素子４１の温度の変動幅を小さくすることができる。これにより、スイッチング素子４１の熱劣化を抑制することができるので、インバータ４０の寿命を向上させることができる。
【００４１】
ところで、インバータ４０の寿命を向上させるためだけであれば、例えば、インバータ４０の温度が所定温度以下の場合においても、ポンプ６０を第１のデューティ比で駆動させることも考えられる（以下、これを「比較例」と称する）。すなわち、この比較例の場合、インバータ４０の温度が所定温度以下か否かに関わらず、車両１のスタートスイッチがオンになった後には、ポンプ６０は第１のデューティ比で駆動する。しかしながら、この比較例の場合、インバータ４０のスイッチング素子４１の温度の急上昇を抑制して、インバータ４０の寿命を向上させることはできるが、今度は、ポンプ６０の負荷が増大するため、ポンプ６０の寿命が低下する可能性がある。
【００４２】
これに対して、本実施形態によれば、インバータ４０の温度が所定温度以下の場合にポンプ６０は第２のデューティ比で駆動するが、この第２のデューティ比は第１のデューティ比よりも小さい値であるので、ポンプ６０の負荷は小さくて済む。したがって、本実施形態によれば、比較例の場合に比較して、ポンプ６０の寿命が低下することを抑制することができる。
【００４３】
以上のように本実施形態によれば、ポンプ６０の寿命低下を抑制しつつ、インバータ４０の寿命を向上させることができる。
【００４４】
また本実施形態によれば、ステップＳ１１で前述したように、ポンプ制御部が第１のデューティ比をインバータ４０の温度に応じて変化させているので、インバータ４０の温度が所定温度より大きい場合に、インバータ冷却用ポンプ６０を、インバータ４０の温度に応じて駆動させることができる。これにより、ポンプ６０の寿命低下を抑制しつつ、インバータ４０を効果的に冷却することができる。
【００４５】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、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】
【００４６】
１  車両
１０  内燃機関
２０  モータ
４０  インバータ
４１  スイッチング素子
６０  インバータ冷却用ポンプ（ポンプ）
７０  制御装置
７１  ＣＰＵ（ポンプ制御部）
【図１】
2017200299.tif 000003
【図２】
2017200299.tif 000004