(57)【要約】      （修正有）【課題】インバータの負荷率制限の発生を抑制する技術を提供する。【解決手段】インバータ及び第１コンバータを冷却する冷却ユニットよりも、上流の冷却ユニットにより冷却される第２コンバータのパワーカードの発熱温度が上昇し、暖められた冷却液がその下流において温度センサに計測され、その温度が所定の閾値Ｔｔｈを超えた場合には（Ｓ３；ＹＥＳ）、パワーコントローラは、第２コンバータへの供給電力を減少させるとともに第１コンバータへの供給電力を増加させる（Ｓ５）。これにより、第２コンバータのパワーカードの発熱温度が下がる一方で、第２コンバータの電力低下分が第１コンバータの電力増加分により補われ、上流の冷却ユニットを流れる冷却液の温度もそれに伴い低下し下流の冷却ユニットに流れ込む冷却液の温度も低下する。インバータの冷却不足が解消され得るため、インバータの負荷率制限の発生が抑制される。【選択図】図４
2017103990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用のモータを備える自動車であり、
直流電力を交流に変換して前記モータに供給するインバータと、
直流電源の出力電圧を昇圧して前記インバータに出力する第１コンバータ及び第２コンバータと、
冷媒分配菅の下流側に接続された一方の流路を流れる冷媒により前記インバータを冷却するインバータ冷却器と、
前記冷媒分配菅の下流側に接続された他方の流路を流れる冷媒により前記第１コンバータを冷却する第１コンバータ冷却器と、
前記冷媒分配菅の上流側に接続された流路を流れる冷媒により前記第２コンバータを冷却する第２コンバータ冷却器と、
前記インバータ冷却器の上流側において冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサが計測した前記冷媒の温度が所定の閾値を超えた場合に前記第２コンバータに供給する電力を減少させるとともに前記第１コンバータに供給する電力を増加させるコントローラと、
を備えることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、走行用のモータを備える自動車に関するものである。本明細書における自動車には、エンジンを備えず走行用のモータだけを備える電気自動車と、走行用のモータ及びエンジンの両者を備えるハイブリッド車の双方を含む。燃料電池車も「走行用のモータを備える自動車」に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
走行用のモータを備える自動車には、複数のインバータや昇圧コンバータを備えるものがある。例えば、下記特許文献１には、インバータと昇圧コンバータを夫々２つ備える自動車に関する技術が開示されている。インバータや昇圧コンバータは、典型的には、スイッチング素子を制御することにより電力変換を行い、これらのスイッチング素子はスイッチング動作に伴って発熱する。特許文献１には、複数のインバータや昇圧コンバータを冷却する冷却器について具体的な記載はないが、当該自動車には、複数のインバータや昇圧コンバータのスイッチング素子などを冷却する冷却器を備えているものと推測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６１９０５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、複数のインバータやコンバータを１つの冷却器で冷却する構成を採る場合には冷却器が大型になる。冷却器が大型になると、その部位ごとに冷却効率が一律になり難いため、大型の冷却器においては複数のインバータやコンバータを均等に冷却することが難しい。冷却が不十分になり、例えばインバータの温度が高まると、インバータの出力を制限する必要が生じる。その結果、走行用のモータに供給する電力が制限されてしまう。つまり、インバータの負荷率制限が発生する。仮に、小型の冷却器を複数のインバータやコンバータごとに分散配置する構成を採った場合には、例えば、上流の昇圧コンバータ用の冷却器で暖まった冷却液が下流のインバータ用の冷却器に供給されるとインバータの冷却が不十分になる。そのため、このような構成の場合にも、負荷率制限が発生し得る。本明細書は、インバータの負荷率制限の発生を抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する自動車では、インバータ冷却器、第１コンバータ冷却器、第２コンバータ冷却器、冷媒分配管、温度センサ及びコントローラを備えている。インバータは、直流電力を交流に変換して前記モータに供給する。インバータ冷却器は、そのインバータを冷却する。第１、第２コンバータは、直流電源の出力電圧を昇圧してインバータに出力する。第１コンバータ冷却器は第１コンバータを冷却するデバイスであり、第２コンバータ冷却器は、第２コンバータを冷却するデバイスである。冷媒分配管は、第２コンバータ冷却器を通過した冷媒をインバータ冷却器と第１コンバータ冷却器に分配する。これらの冷却器により冷却される対象には、インバータ、第１コンバータ及び第２コンバータを構成する、夫々のスイッチング素子やスイッチング素子を収容した半導体モジュールが含まれ得る。温度センサは、第１コンバータ冷却器の冷媒流の上流にて冷媒の温度を計測する。そして、コントローラは、温度センサが計測した冷媒の温度が所定の閾値を超えた場合に第２コンバータに供給する電力を減少させるとともに第１コンバータに供給する電力を増加させる。
【０００６】
本明細書が開示する自動車は、インバータと、第１、第２コンバータを備える。インバータは、直流電力を交流に変換して前記モータに供給する。第１、第２コンバータは、それぞれ、直流電源の出力電圧を昇圧してインバータに出力する。さらに、本明細書が開示する自動車では、インバータ冷却器、第１コンバータ冷却器、第２コンバータ冷却器、温度センサ及びコントローラを備えている。インバータ冷却器は、冷媒分配菅の下流側に接続された一方の流路を流れる冷媒によりインバータを冷却する。第１コンバータ冷却器は、冷媒分配菅の下流側に接続された他方の流路を流れる冷媒により第１コンバータを冷却する。第２コンバータ冷却器は、冷媒分配菅の上流側に接続された流路を流れる冷媒により第２コンバータを冷却する。これらの冷却器により冷却される対象には、インバータ、第１コンバータ及び第２コンバータを構成する、夫々のスイッチング素子やスイッチング素子を収容した半導体モジュールが含まれる。温度センサは、インバータ冷却器よりも冷媒流の上流側で冷媒の温度を計測する。そして、コントローラは、温度センサが計測した冷媒の温度が所定の閾値を超えた場合に第２コンバータに供給する電力を減少させるとともに第１コンバータに供給する電力を増加させる。
【０００７】
例えば、インバータ冷却器よりも上流において第２コンバータ冷却器に冷却される第２コンバータのスイッチング素子の発熱温度が上昇しそれにより暖められた冷媒がその下流において温度センサに計測されて冷媒の温度が所定の閾値を超えた場合には、コントローラは、上流の第２コンバータに供給する電力を減少させるとともに下流の第１コンバータに供給する電力を増加させる。これにより、第２コンバータ冷却器を流れる冷媒の温度もそれに伴って低下し、その下流でインバータ冷却器に流れ込む冷媒の温度も低下する。したがって、インバータ冷却器によるインバータの冷却不足が解消され得るため、インバータの負荷率制限の発生が抑制される。一方、第２コンバータのスイッチング素子の発熱温度が下がる一方で、第２コンバータによる電力減少分は第１コンバータによる電力増加分で補われる。その結果、インバータに供給される総電力は変わらず、インバータは所望の電力をモータに供給し続けることができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の自動車（ハイブリッド車）の駆動系のブロック図である。
【図２】ハイブリッド車の冷却系のブロック図である。
【図３】冷却系の具体的な構成例を示す説明図である。
【図４】冷却系の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】第１、第２コンバータの冷媒温度に対する電力分配例を示す特性図である。
【図６】冷却系の制御処理の他の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】
【００１０】
図面を参照して実施例の自動車を説明する。実施例の自動車は、走行用にエンジンとモータの双方を備えるハイブリッド車である。図１に、ハイブリッド車２の駆動系のブロック図を示す。ハイブリッド車２は、エンジン１１の動力を利用して走行したり、メインバッテリ３の電力を利用して走行したりすることができる。ハイブリッド車２は、第１モータ８、第２モータ９、リアモータ１０及びエンジン１１を駆動源として備えている。第１モータ８はエンジン１１のセルモータや発電機として機能し、第２モータ９は走行用のモータとして、エンジン１１と同様に前車輪を駆動する。これに対してリアモータ１０は走行用のモータとして、後車輪を駆動する。
【００１１】
第１モータ８は、定常走行時のエンジン１１又は第２モータ９のトルクにより発電をする。制動時は、第２モータ９が発電機として機能する。動力分配機構１２は、第１モータ８、第２モータ９及びエンジン１１によるそれぞれの出力を合成／分配して前輪用の駆動軸１３に出力する。リアモータ１０はその動力を後輪用の駆動軸１４に出力する。これらのモータ８、９、１０には、メインバッテリ３から、コンバータセット５及びインバータセット６を介して駆動電力が供給される。
【００１２】
メインバッテリ３は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を直列及び並列に多数接続した電池スタックである、メインバッテリ３の出力電圧は、１００ボルト以上である。これに対して、第１モータ８、第２モータ９及びリアモータ１０は、いずれも数１００ボルト以上の三相交流電力で駆動する。そのため、ハイブリッド車２では、システムメインリレー４を介して接続されるコンバータセット５によりモータ８、９、１０に適した電圧に昇圧した後、平滑コンデンサ７を介してコンバータセット５に接続されるインバータセット６によってこれらのモータ８、９、１０を駆動可能な交流電力に変換する。なお、エンジン１１を備えない燃料電池車の場合には、メインバッテリ３は、燃料電池になる。燃料電池は、例えば、水素と酸素の電気化学反応により直流電圧を出力する直流電源である。
【００１３】
実施例では、コンバータセット５は、入力及び出力が夫々並列に接続された２つのコンバータ（第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂ）を備えている。また、インバータセット６は、入力が並列に接続され、かつ夫々個別にモータに対して出力する３つのインバータ（第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃ）を備えている。第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃを「インバータ６ａ、６ｂ、６ｃ」と総称する場合がある。実施例では、第１インバータ６ａは第１モータ８に接続され、第２インバータ６ｂは第２モータ９に接続され、第３インバータ６ｃはリアモータ１０に接続されている。コンバータセット５及びインバータセット６は、パワーコントローラ５０に接続されており、夫々を構成するコンバータ５ａ、５ｂやインバータ６ａ、６ｂ、６ｃが個別にスイッチング制御される。これらのコンバータ５ａ、５ｂやインバータ６ａ、６ｂ、６ｃは、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子を有している。これらのスイッチング素子は、パワーコントローラ５０から出力される指令値に基づいて制御される。
【００１４】
パワーコントローラ５０は、上位のＨＶコントローラ６０からの指令を受けてコンバータセット５の第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂや、インバータセット６の第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃに出力する指令値を生成する。実施例では、ＨＶコントローラ６０には、冷媒温度を計測する温度センサ５５も接続されており、この温度センサ５５から出力される冷媒温度の情報も、ＨＶコントローラ６０に入力される。ＨＶコントローラ６０は、車速、アクセル開度やさらには冷媒温度などに基づいて、駆動系が出力すべき走行トルクを算出し適切な指令をパワーコントローラ５０に出力する。
【００１５】
ＨＶコントローラ６０は、車載ＬＡＮなどを介して、下位のパワーコントローラ５０や冷却コントローラ７０に接続されている。温度センサ５５も車載ＬＡＮなどを介してＨＶコントローラ６０に接続されている。ＨＶコントローラ６０は、運転席に設けられている車両のスタートスイッチのオン信号を受けて、システムメインリレー４をオンに制御したり、パワーコントローラ５０や冷却コントローラ７０に対する指令を出力したりする。ハイブリッド車２は、メインバッテリ３のほかに、ヘッドライトやオーディオ機器などの低電圧（約１２ボルト）で駆動される補機類に電力供給をする不図示のサブバッテリも備えている。パワーコントローラ５０、ＨＶコントローラ６０や冷却コントローラ７０などは、サブバッテリから供給される電力により駆動する。
【００１６】
なお、図１において、第１コンバータ５ａはＣＮＶ１、第２コンバータ５ｂはＣＮＶ２、第１インバータ６ａはＩＮＶ１、第２インバータ６ｂはＩＮＶ２、第３インバータ６ｃはＩＮＶ３、第１モータ８はＭＧ１、第２モータ９はＭＧ２、リアモータ１０はＭＧＲ、エンジン１１はＥＧ、パワーコントローラ５０はＰ−ＣＮＴ、ＨＶコントローラ６０はＨＶ−ＣＮＴ、冷却コントローラ７０はＣ−ＣＮＴ、と表記されている。
【００１７】
このように制御されるコンバータセット５の第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂの各スイッチング素子は、高電位側及び下電位側の各アームを担うように２個一組で直列に接続されてスイッチングアームを構成する。同様に、インバータセット６の第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃの各スイッチング素子も、２個一組で直列接続されてスイッチングアームを構成する。これらのスイッチングアームは、大電力をスイッチングする。そのため、スイッチング素子は発熱量が大きい。したがって、コンバータセット５やインバータセット６を構成するこれらの各スイッチング素子は、複数の冷却ユニット２０、３０により冷却される。
【００１８】
このようなスイッチングアームは、回路方式上、例えば、第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂにおいては、夫々１つ使用される。また、第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃにおいては、三相交流の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対応して、夫々３つのスイッチングアームが使用される。典型的には、スイッチングアームを構成する２つのスイッチング素子とそれらの周辺回路（逆並列に接続された還流ダイオードなど）は、インテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）として、樹脂モールドなどにより厚板形状にパッケージ化されている。本明細書では、そのようなパワーモジュールパッケージのことをパワーカードと称する。
【００１９】
ここからは、冷却ユニット２０、３０によるコンバータセット５やインバータセット６の冷却系について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２に、ハイブリッド車２の冷却系のブロック図を示す。また、図３に、当該冷却系の具体的な構成例を示す説明図を示す。なお、図２のブロック図は、コンバータセット５やインバータセット６を冷却する冷却ユニット２０、３０を中心にその概要を表したものである。そのため、メインバッテリ３、走行用のモータ８、９、１０やエンジン１１などを冷却する冷却器については、省略されていることに注意されたい。なお、図３においては、パワーカードの位置を視覚的に把握し易くするため、その部分をグレーに着色している。
【００２０】
図２に示すように、実施例の冷却系は、冷媒管４０、リザーブタンク４１、電動ポンプ４３、ラジエータ４５及び冷却ユニット２０、３０により構成されている。冷媒管４０には、冷媒である冷却液が流通しており、実施例では、冷却液は、例えば、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）である。冷媒管４０には、冷却液が蓄えられるリザーブタンク４１の出力側を起点に、電動ポンプ４３に接続され、その先、冷却ユニット３０、冷却ユニット２０及びラジエータ４５の順番に接続されて終点のリザーブタンク４１の戻り側に接続されて、一巡する循環路が構成される。一点鎖線の矢印は、冷却液が流れる方向を表している。
【００２１】
冷却液は、電動ポンプ４３によりリザーブタンク４１から汲み上げられた後、上流側の冷却ユニット３０とその下流側の冷却ユニット２０を通過し、さらにその下流のラジエータ４５を経由する一巡路でリザーブタンク４１に戻る。冷却ユニット２０は、コンバータセット５の第１コンバータ５ａやインバータセット６の第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ、第３インバータ６ｃを冷却し、冷却ユニット３０は、コンバータセット５の第２コンバータ５ｂを冷却する。
【００２２】
冷却ユニット２０の場合、厳密には、第１コンバータ５ａに使用される１枚のパワーカードＣＮＶ１−ＰＣと、第１インバータ６ａに使用される３枚のパワーカードＩＮＶ１−ＰＣと、第２インバータ６ｂに使用される３枚のパワーカードＣＮＶ２−ＰＣと、第３インバータ６ｃに使用される３枚のパワーカードＣＮＶ３−ＰＣ、を冷却する。また、冷却ユニット３０の場合、厳密には、第２コンバータ５ｂに使用される１枚のパワーカードＣＮＶ２−ＰＣと１個のリアクトルＣＮＶ２−Ｒを冷却する。第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃにおいては、夫々３つのスイッチングアームを使用する。そのため、これらのインバータ６ａ、６ｂ、６ｃでは、夫々のパワーカードの枚数が３枚になる。即ち、インバータセット６では、３種類のパワーカードＩＮＶ１−ＰＣ、ＩＮＶ２−ＰＣ、ＩＮＶ３−ＰＣを夫々３枚使用することから、パワーカードの合計枚数が９枚になる。
【００２３】
なお、図２において表記されているＣＮＶ１は、第１コンバータ５ａを構成するパワーカードＣＮＶ１−ＰＣを表したものであり、ＣＮＶ２は、パワーカードＣＮＶ２−ＰＣを表したものであることに注意されたい。また、図２において表記されているＩＮＶ１−３は、第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃを構成するパワーカードＩＮＶ１−ＰＣ、ＩＮＶ２−ＰＣ及びＩＮＶ３−ＰＣをまとめて表したものであることに注意されたい。
【００２４】
冷却ユニット２０、３０を冷却した冷却液は、その温度が上昇する。そのため、ラジエータ４５では、温度上昇した冷却液の温度を下げて（冷却して）リザーブタンク４１に戻す。なお、図２には、図示されていないが、ハイブリッド車の場合、冷媒管４０の途中（例えば、冷却ユニット２０とラジエータ４５の間）にオイルクーラが設けられており、このオイルクーラにより、モータ８、９、１０や動力分配機構１２を冷却する。また、エンジン１１を備えない燃料電池車の場合には、オイルクーラが、専らモータ８、９、１０を冷却するモータクーラに置き換わる。
【００２５】
このように当該ハイブリッド車２の冷却系は、冷却液が循環する冷却ユニット２０、３０によって、コンバータセット５及びインバータセット６を構成する発熱ユニット、つまりパワーカードやリアクトルなどを冷却する。図３に示すように、冷却ユニット２０は、例えば、板状の冷却器２５〜２８と前述したパワーカードＩＮＶ１−ＰＣなどを交互にサンドイッチ状に挟み込むように積層した積層体である。
【００２６】
実施例では、前述したように、インバータセット６は、９枚のパワーカードを使用し、第１コンバータ５ａでは１枚のパワーカードを使用する。そのため、冷却ユニット２０では、これら１０枚のパワーカードＩＮＶ１−ＰＣ、ＩＮＶ２−ＰＣ、ＩＮＶ３−ＰＣ、ＣＮＶ１−ＰＣを１１枚の冷却器２５〜２８で挟み込むように積層して、これらを冷却する構成を採る。
【００２７】
より詳細には、第１コンバータ５ａのパワーカードＣＮＶ１−ＰＣは、その両面が２つの冷却器２５により挟持されて冷却される。第１インバータ６ａの３枚のパワーカードＩＮＶ１−ＰＣは、夫々の両面が４つの冷却器２６（そのうち１つは冷却器２５を兼用）により挟持されて冷却される。第２インバータ６ｂの３枚のパワーカードＩＮＶ２−ＰＣは、夫々の両面が４つの冷却器２７（そのうち１つは冷却器２６を兼用）により挟持されて冷却される。第３インバータ６ｃの３枚のパワーカードＩＮＶ３−ＰＣは、夫々の両面が４つの冷却器２８（そのうち１つは冷却器２８を兼用）により挟持されて冷却される。
【００２８】
これらの冷却器２５〜２８は、例えば、アルミニウム製の薄箱形状に形成されている。冷却器２５〜２８の両端には、箱の厚さ方向に貫通する開口部が形成されている。冷却器２５〜２８の内部空間には、例えば、不図示の複数のフィンが設けられており、一端側開口部から流入した冷却液が他端側開口部に流れ出るように構成されている。つまり、冷却器２５〜２８の内部空間が冷却液の流路になる。実施例では、冷却器２５〜２８は、導入菅２１が接続される上流側から下流側に向けて順に配置されている。
【００２９】
即ち、冷却液の最上流に配置される冷却器２５の一端側（冷却液の流入側）の開口部には、導入菅２１が接続されている。また、冷却器２６、２７、２８の一端側（冷却液の流入側）の開口部は、分配菅２３を介して下流側に向けて接続されている。これに対して、冷却器２５の他端側（冷却液の出入側）の開口部には、排出管２２が接続されている。また、冷却器２６、２７、２８の他端側（冷却液の流出側）の開口部は、集合菅２４を介して下流側に向けて接続されている。冷却液の最下流に配置される冷却器２８は、分配菅２３や集合菅２４が接続されない側面の開口部が閉塞板２９により塞がれている。
【００３０】
このように１１枚の冷却器２５〜２８を構成することにより、導入菅２１から流入する冷却液（図３の破線矢印）は、分配菅２３を介して冷却器２５〜２８に流入した後、１０枚のパワーカードＩＮＶ１−ＰＣ、ＩＮＶ２−ＰＣ、ＩＮＶ３−ＰＣ、ＣＮＶ１−ＰＣが発する熱を吸熱しながら、集合菅２４を介して排出管２２から排出される（図３の太矢印）。これにより、これらのパワーカードＩＮＶ１−ＰＣなどが冷却される。なお、冷却ユニット２０は、冷却器２５〜２８とパワーカードＩＮＶ１−ＰＣなどが互いに密着し得るように、例えば、不図示の板バネにより積層方向に加圧されている。
【００３１】
冷却ユニット２０に対して、冷却液の上流側に設けられる冷却ユニット３０は、シンプルな平板状の薄箱形状に構成されている。冷却ユニット３０は、例えば、平面視の形状が矩形状をなす箱状の冷却器３３を備えている。冷却器３３は、例えば、アルミニウム製の薄箱形状に形成されており、その内部空間には、例えば、不図示の複数のフィンが設けられている。この冷却器３３も、その一端側開口部から流入した冷却液が他端側開口部に流れ出るように構成されている。冷却器３３の内部空間が冷却液の流路になる。
【００３２】
実施例では、冷却器３３の箱の厚さ方向に立ち上がる一側面に形成される一端側開口部に導入菅３１が接続されている。また、当該一側面に形成される他端側開口部には、排出管３２が接続されている。冷却対象は、冷却器３３の平板状の平坦面（表面及び裏面）に取り付けられる。例えば、コンバータセット５の第２コンバータ５ｂで使用されるパワーカードＣＮＶ２−ＰＣは、冷却器３３の表面に対して熱結合可能に取り付けられる。また、冷却器３３の裏面には、第２コンバータ５ｂで使用されるリアクトルＣＮＶ２−Ｒが熱結合可能に取り付けられる。
【００３３】
これにより、導入菅３１から流入する冷却液（図３の太矢印）は、冷却器３３の内部を通りながら、その表面に接触する第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣが発する熱を吸熱するとともに、その裏面に接触する第２コンバータ５ｂのリアクトルＣＮＶ２−Ｒが発する熱も吸熱する。そして、排出管３２から排出される（図３の破線矢印）。これにより、冷却器３３は、その一方の面で第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣを冷却し、他方の面で第２コンバータ５ｂのリアクトルＣＮＶ２−Ｒを冷却する。
【００３４】
このような冷却ユニット３０とその下流に設けられる冷却ユニット２０は、連結管３５により冷却液が流通可能に連結されている。そのため、第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの発熱により冷却器３３で暖められた冷却液が冷却ユニット３０から排出された場合には、冷却ユニット２０に流入する冷却液は、第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣが発熱していない場合に比べてその温度が高い。このような場合には、暖まった冷却液が冷却ユニット３０に供給されると、第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃの冷却が十分に冷却され難くなることから、ＨＶコントローラ６０によるこれらのインバータ６ａ、６ｂ、６ｃの制御処理において負荷率を制限した制御が行われ得る。
【００３５】
例えば、ハイブリッド車２が最大加速度（アクセル開度最大）で走行するなど、走行負荷が通常時よりも高い高負荷走行時には、第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの発熱量も著しく増加する。そのため、上流の冷却ユニット３０から排出される冷却液の温度が急激に上昇すると、本来であれば冷却ユニット２０の冷却器２５〜２８により冷却されるべきパワーカードＩＮＶ１−ＰＣ、ＩＮＶ２−ＰＣ、ＩＮＶ３−ＰＣの冷却が不十分になることから、ＨＶコントローラ６０からパワーコントローラ５０に対して出力電力を制限したインバータ制御の指令値が出力され得る。つまり、インバータ６ａ、６ｂ、６ｃに負荷率制限がかけられる。このような負荷率制限は、ハイブリッド車２の走行性能に影響を与えることがある。
【００３６】
そこで、実施例のハイブリッド車２では、図２に示すように、冷却ユニット２０に流れ込む冷却液の温度（冷媒の温度）を計測可能な温度センサ５５を設ける。より具体的には、例えば、冷却ユニット２０の上流側に位置する連結管３５に温度センサ５５を設ける（図３参照）。そして、この温度センサ５５により計測した冷却液の温度に基づいて、ＨＶコントローラ６０が図４に示す冷却系の制御処理を行う。図４に、冷却系の制御処理の一例を示すフローチャートを示す。また、図５に、第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂの冷却液の温度（冷媒温度）に対する電力分配例を示す特性図を示す。
【００３７】
なお、図４に示す冷却系の制御処理は、次に例示したケース（１）又は（２）におけるような制御処理がＨＶコントローラ６０により行われたタイミングで実行される。
ケース（１）上流の第２コンバータ５ｂによる電力損失が下流の第１コンバータ５ａによる電力損失よりも低い場合において、ＨＶコントローラ６０が第２コンバータ５ｂの出力電力または第２コンバータ５ｂに供給する電力値（通電量）を増加させたとき。なお、電力損失とは、例えば、スイッチング素子のオン抵抗などによる損失のことである。
ケース（２）上流の第２コンバータ５ｂの出力電力または第２コンバータ５ｂに供給する電力値（通電量）が第２コンバータ５ｂの仕様上、下流の第１コンバータ５ａのそれらに比べて大きい場合において、ＨＶコントローラ６０が第２コンバータ５ｂの出力電力または第２コンバータ５ｂに供給する電力値（通電量）を増加させたとき。
【００３８】
図４に示すように、ＨＶコントローラ６０は、まずステップＳ１において、温度センサ５５により計測した冷却液の温度Ｔｗを取得する処理を行う。そして、予め設定されている所定の閾値温度Ｔｔｈと冷却液の温度ＴｗとをステップＳ３により比較する。所定の閾値温度Ｔｔｈは、例えば、そのような温度の冷却液が冷却ユニット３０から冷却ユニット２０に流入した場合にインバータ６ａ、６ｂ、６ｃに負荷率制限がかかり得る上限値を僅かに下回る値である。具体的には、所定の閾値温度Ｔｔｈは、例えば、第２コンバータ５ｂによるパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの最大発熱温度、冷却器２５〜２８内を流れる冷却液の流量、冷却器２５〜２８の内部空間における冷却液の接触可能面積などに基づいて、実験やコンピュータシミュレーションにより最適な値が選択されて設定される。
【００３９】
冷却液の温度Ｔｗの方が所定の閾値温度Ｔｔｈよりも高くない場合（Ｓ３；ＮＯ）、換言すると冷却液の温度Ｔｗが所定の閾値温度Ｔｔｈ以下の場合には、ステップＳ１に処理を移行し、再度、冷却液の温度Ｔｗを取得する処理を行う。この場合には、インバータ６ａ、６ｂ、６ｃに負荷率制限がかかり得る蓋然性が低いためである。これに対して、冷却液の温度Ｔｗの方が所定の閾値温度Ｔｔｈよりも高い場合（Ｓ３；ＹＥＳ）、続くステップＳ５に処理を移行して、第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂ（ＣＮＶ１，２）の電力配分を変更する処理を行う。
【００４０】
ステップＳ５によるＣＮＶ１，２の電力分配変更処理では、例えば、図５に示すように、冷却液の温度Ｔｗに対して予め設定されているＣＮＶ１，２の許容電力値Ｐｍの特性マップに基づいて、第１コンバータ５ａ（ＣＮＶ１）及び第２コンバータ５ｂ（ＣＮＶ２）の許容電力値を設定する。この許容電力値は、第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂが出力することを許容する電力の値であり、この許容電力値を低下させることが負荷率を制限することになる。なお、第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂがインバータ６ａ、６ｂ、６ｃ（負荷）に出力する電力値に代えて、メインバッテリ３から第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂに供給する電力値（通電量）として、それらの最大値を設定してもよい。
【００４１】
実施例では、前述した冷却液の温度Ｔｗを超えた場合には、上流の冷却ユニット３０により冷却される第２コンバータ５ｂ（ＣＮＶ２）は、その許容電力値が温度上昇とともに徐徐に減少する特性に設定されている（図５の実線カーブ）。これに対して、下流の冷却ユニット２０により冷却される第１コンバータ５ａ（ＣＮＶ１）は、その許容電力値が温度上昇とともに徐徐に増加する特性に設定されている（図５の破線カーブ）。なお、図５に示す許容電力値の特性は一例である。そのため、具体的な許容電力値の特性カーブは、例えば、インバータ６ａ、６ｂ、６ｃによるパワーカードＩＮＶ１−ＰＣ、ＩＮＶ２−ＰＣ、ＩＮＶ３−ＰＣの供給電力に対する発熱特性、第２コンバータ５ｂによるパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの供給電力に対する発熱特性、冷却器２５〜２８内を流れる冷却液の流量、冷却器３３内を流れる冷却液の流量、冷却器２５〜２８の内部空間における冷却液の接触可能面積、冷却器３３の内部空間における冷却液の接触可能面積などに基づいて、実験やコンピュータシミュレーションにより設定される。また、許容電力値は、このようなマップのほかに、所定の演算式により求めてもよい。
【００４２】
ステップＳ５によるＣＮＶ１，２の電力分配変更処理が完了すると、その後、所定時間経過後、ステップＳ７により、再度、温度センサ５５により計測した冷却液の温度Ｔｗを取得する処理を行う。ステップＳ５により第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂの許容電力値が変更されても、パワーカードＣＮＶ２−ＰＣやパワーカードＩＮＶ１−ＰＣなどの発熱温度の変化が直ちには現れ難いため、所定時間経過した後にステップＳ７による冷却液の温度Ｔｗの取得処理を行う。所定時間は、第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂの許容電力値の変更後、パワーカードＣＮＶ２−ＰＣやパワーカードＩＮＶ１−ＰＣなどの発熱温度が変化し得る時間であり、実験やコンピュータシミュレーションにより設定される。
【００４３】
続くステップＳ９により、予め設定されている所定の閾値温度Ｔｔｈと冷却液の温度Ｔｗとを比較する。所定の閾値温度ＴｔｈはステップＳ３のものと同様である。第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂの許容電力値が変更されても、冷却液の温度Ｔｗが所定の閾値温度Ｔｔｈ以下にならない場合（Ｓ９；ＮＯ）、ステップＳ５に処理を移行して、再度、ＣＮＶ１，２の電力分配変更処理を行う。この場合にマップなどを参照する温度は、ステップＳ７により取得した最新の冷却液の温度Ｔｗである。これに対して、冷却液の温度Ｔｗが所定の閾値温度Ｔｔｈ以下となった場合（Ｓ９；ＹＥＳ）、インバータ６ａ、６ｂ、６ｃに負荷率制限がかかり得る蓋然性が低くなったことを意味するので、ＨＶコントローラ６０は、ステップＳ５で行った電力分配の変更を解除し（Ｓ１０）、本制御処理を終了する。ここで、ステップＳ１０の電力分配の変更の解除とは、第１コンバータ５ａ（ＣＮＶ１）及び第２コンバータ５ｂ（ＣＮＶ２）の許容電力値を初期値に戻すことを意味する。別言すれば、ステップＳ１０の電力分配の変更の解除とは、第１コンバータ５ａ（ＣＮＶ１）及び第２コンバータ５ｂ（ＣＮＶ２）の許容電力値を、それぞれ、図５において温度Ｔｔｈより左側のグラフの値に設定することを意味する。
【００４４】
以上説明したように、ハイブリッド車２では、第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ、第３インバータ６ｃ及び第１コンバータ５ａを冷却する冷却ユニット２０（冷却器２５〜２８）よりも上流において、冷却ユニット３０（冷却器３３）により冷却される第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの発熱温度が上昇し、それにより暖められた冷却液がその下流において温度センサ５５に計測されて冷却液の温度が所定の閾値温度Ｔｔｈを超えた場合には（Ｓ３；ＹＥＳ）、ＨＶコントローラ６０は、上流の第２コンバータ５ｂに供給する電力を減少させるとともに下流の第１コンバータ５ａに供給する電力を増加させる制御処理を行う（Ｓ５）。
【００４５】
これにより、第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの発熱温度が下がる一方で、第２コンバータ５ｂによる電力低下分が第１コンバータ５ａによる電力増加分により補われる。そのため、冷却ユニット３０を流れる冷却液の温度もそれに伴って低下しその下流で冷却ユニット２０に流れ込む冷却液の温度も低下する。したがって、冷却器２６〜２８による第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃの冷却不足が解消され得るため、第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃの負荷率制限の発生が抑制される。
【００４６】
なお、図４に示す冷却系の制御処理は、上述したように、上記ケース（１）又は（２）の制御処理後においてＨＶコントローラ６０により実行されるが、例えば、図６に示すようなシンプルな制御処理を、ハイブリッド車２のスタートスイッチがオンされた後、所定期間毎（例えば、１００ミリ秒毎）にＨＶコントローラ６０により実行するように構成してもよい。図６に、冷却系の制御処理の他の例を示すフローチャートを示す。このフローチャートは、図４のフローチャートの一部を抜粋したものである。そのため、制御処理の内容が図４のフローチャートと実質的に同一であるものについては、図４に表した処理ステップと同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００４７】
図６に示すように、ＨＶコントローラ６０は、まずステップＳ１において、温度センサ５５により計測した冷却液の温度Ｔｗを取得する処理を行った後、ステップＳ３により、所定の閾値温度Ｔｔｈと冷却液の温度Ｔｗとを比較する。そして、冷却液の温度Ｔｗの方が所定の閾値温度Ｔｔｈよりも高くない場合（Ｓ３；ＮＯ）、換言すると冷却液の温度Ｔｗが所定の閾値温度Ｔｔｈ以下の場合には、インバータ６ａ、６ｂ、６ｃに負荷率制限がかかり得る蓋然性が低いため、本制御処理を終える。これに対して、冷却液の温度Ｔｗの方が所定の閾値温度Ｔｔｈよりも高い場合（Ｓ３；ＹＥＳ）、続くステップＳ５により第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂ（ＣＮＶ１，２）の電力配分を変更する処理を行う。なお、ステップＳ３の判断がＮＯの場合であって過去の図６の処理においてステップＳ５が実行されていた場合、ＨＶコントローラ６０は、過去に実施した電力分配の変更を解除する。先に述べたように、電力分配の変更の解除とは、第１コンバータ５ａ（ＣＮＶ１）及び第２コンバータ５ｂ（ＣＮＶ２）の許容電力値を初期値に戻すことである。
【００４８】
このような制御処理を、上記のケース（１）や（２）に関係なく所定時間毎に行うことによっても、第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの発熱温度が下がる一方で、第２コンバータ５ｂによる電力低下分が第１コンバータ５ａによる電力増加分により補われる。そのため、冷却ユニット３０を流れる冷却液の温度もそれに伴って低下しその下流で冷却ユニット２０に流れ込む冷却液の温度も低下する。したがって、冷却器２６〜２８による第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃの冷却不足が解消され得るため、第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃの負荷率制限の発生が抑制される。
【００４９】
上述した実施例では、第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂの入力及び出力を夫々並列に接続することにより、１つのメインバッテリ３から出力される直流電力を２つの第１コンバータ５ａ及び第２コンバータ５ｂに供給する構成を採った。しかし、メインバッテリを２つ搭載する電気自動車においては、一方のメインバッテリから出力される直流電力を第１コンバータ５ａに供給し、他方のメインバッテリから出力される直流電力を第２コンバータ５ｂに供給する構成を採ってもよい。
【００５０】
電気自動車がメインバッテリを２つ搭載する場合には、メインバッテリの電力容量の大小関係が、第１コンバータ５ａのメインバッテリよりも第２コンバータ５ｂのメインバッテリの方が大きいときに（第２コンバータ５ｂのメインバッテリよりも第１コンバータ５ａのメインバッテリの方が小さいときに）、上記技術のメリットが大きい。例えば、メインバッテリの電力容量の違いや、各メインバッテリから第１コンバータ５ａや第２コンバータ５ｂに接続されるパワーケーブルの損失抵抗の違いなどから、電力容量の小さいメインバッテリに接続されている第１コンバータ５ａよりも、第２コンバータ５ｂ電力容量の大きいメインバッテリに接続されている第２コンバータ５ｂの方が優先して駆動されるケース（３）がある。このようなケース（３）では、上流の冷却ユニット３０で冷却される第２コンバータ５ｂのパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの方が、下流の冷却ユニット２０で冷却される第１コンバータ５ａのパワーカードＣＮＶ１−ＰＣよりも、電力変換の対象となる電力量が多く、それに伴う発熱量も多い。そのため、発熱量が多い上流のパワーカードＣＮＶ２−ＰＣの発熱を抑制することにより、下流の冷却ユニット２０に流れ込む冷却液の温度がより効果的に下がるので、第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃの負荷率制限の発生が顕著に抑制される。
【００５１】
また、上述の実施例では、ＨＶコントローラ６０によって、図４又は図６に示す制御処理を行ったが、例えば、パワーコントローラ５０や冷却コントローラ７０により同様の制御処理を行ってもよい。また、パワーコントローラ５０、ＨＶコントローラ６０及び冷却コントローラ７０を、１つのコントローラで制御してもよい。この場合には、その１つのコントローラが図４及び図６に示す制御処理を行う。
【００５２】
実施例技術に関する留意点を述べる。メインバッテリ３が直流電源の一例に相当する。第１インバータ６ａ、第２インバータ６ｂ及び第３インバータ６ｃが、インバータの一例に相当する。第１モータ８、第２モータ９及びリアモータ１０が、走行用のモータの一例に相当する。分配菅２３が冷媒分配管の一例に相当する。冷却器２５が第１コンバータ冷却器の一例に相当する。冷却器２５の内部空間が「他方の流路」の一例に相当する。冷却器２６、２７、２８がインバータ冷却器の一例に相当する。冷却器２６、２７、２８の夫々内部空間が「一方の流路」の一例に相当する。冷却器３３が第２コンバータ冷却器の一例に相当する。ＨＶコントローラ６０がコントローラの一例に相当する。所定の閾値温度Ｔｔｈが「所定の閾値」の一例に相当する。
【００５３】
実施例では温度センサ５５は、連結管３５に設けられている。温度センサ５５は、インバータ冷却器（冷却器２６、２７、２８）に流入する温度がわかればよい。従って、温度センサ５５の設置位置は、インバータ冷却器の上流側であればよい。例えば、温度センサ５５を第２コンバータ冷却器（冷却器３３）よりも上流に配置し、温度センサ５５の計測値を、第２コンバータ５ｂの発熱量で補正し、インバータ冷却器に流入する温度としてもよい。
【００５４】
実施例のハイブリッド車２において、第２コンバータ冷却器（冷却器３３）を通過した冷媒は、第１コンバータ冷却器（冷却器２５）とインバータ冷却器（冷却器２６、２７、２８）に分かれて流れる。それゆえ、第１コンバータ冷却器とインバータ冷却器は、次のように表現してもよい。即ち、第１コンバータ冷却器は、第２コンバータ冷却器を通過した冷媒の一部が流れる冷却器であり、インバータ冷却器は、第２コンバータ冷却器を通過した冷媒の残りが流れる冷却器である。
【００５５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５６】
２：電気自動車
３：メインバッテリ
５：コンバータセット
５ａ：第１コンバータ
５ｂ：第２コンバータ
６：インバータセット
６ａ：第１インバータ
６ｂ：第２インバータ
６ｃ：第３インバータ
８：第１モータ
９：第２モータ
１０：リアモータ
１１：エンジン
１２：動力分配機構
２０、３０：冷却ユニット
２１、３１：導入菅
２２、３２：排出管
２３：分配菅
２４：集合菅
２５〜２８、３３：冷却器
２９：閉塞板
３５：連結管
４０：冷媒管
４１：リザーブタンク
４３：電動ポンプ
４５：ラジエータ
５０：パワーコントローラ
５５：温度センサ
６０：ＨＶコントローラ
７０：冷却コントローラ
ＩＮＶ１−ＰＣ、ＩＮＶ２−ＰＣ、ＩＮＶ３−ＰＣ、ＣＮＶ１−ＰＣ、ＣＮＶ２−ＰＣ：パワーカード
ＣＮＶ２−Ｒ：リアクトル
Ｔｔｈ：所定の閾値温度
【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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