(57)【要約】【課題】バイパス抵抗素子Ｒ１内部の熱量が熱耐量以上になることを抑制する。【解決手段】インバータ回路３は、インバータ回路３に入力されるＤＣ電圧が閾値以上になった場合にバイパス抵抗素子Ｒ１に電流を流すことにより、インバータ回路３に高電圧が印加されないように制御するインバータ回路保護装置５を備える。インバータ回路保護装置５は、バイパス抵抗素子Ｒ１内部の熱量を推定し、推定された熱量が異常判断閾値以上である場合に４ＷＤ駆動制御を停止させる保護装置制御部７を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンにより駆動される発電機の発電電力をインバータ回路で交流電力に変換して車両のモータの駆動動力源として出力する車両駆動装置であって、
前記インバータ回路は、インバータ回路への入力電圧が閾値以上になった場合にバイパス抵抗素子に電流を流すことにより、インバータ回路に高電圧が印加されないように制御する過電圧保護装置を備え、前記過電圧保護装置は、前記バイパス抵抗素子内部の熱量を推定し、推定された熱量が異常判断閾値以上である場合にインバータ回路の出力を停止する制御部を備えることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動装置において、
前記制御部は、前記バイパス抵抗素子に電流が流れている時間と電流が流れていない時間に基づいてバイパス抵抗素子の発熱量と放熱量を推定し、発熱量から放熱量を減算することによりバイパス抵抗素子内部の熱量を推定することを特徴とする車両駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両駆動装置において、
前記制御部は、前記バイパス抵抗素子内部の熱量に応じて、前記エンジンの回転数、前記モータの出力トルク、及び車両の速度のうちの少なくとも一つを制限することを特徴とする車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路により直流電力を交流電力に変換して駆動動力源として出力する車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンにより駆動される発電機の出力を整流し、インバータ回路で規定周波数及び規定電圧の交流電力に変換してモータの駆動動力源として出力する車両駆動装置には、インバータ回路の入力電圧が閾値以上になった場合にバイパス抵抗素子に電流を流すことにより、インバータ回路に高電圧が印加されないように制御するインバータ回路の過電圧保護装置が設けられている。
【特許文献１】特開２００１−３５２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のインバータ回路の過電圧保護装置によれば、繰り返し作動や長時間作動によってバイパス抵抗素子内部の熱量が熱耐量以上になることによって、バイパス抵抗素子が劣化する可能性がある。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、バイパス抵抗素子内部の熱量が熱耐量以上になることを抑制可能な車両駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る車両駆動装置は、バイパス抵抗素子内部の熱量を推定し、推定された熱量が異常判断閾値以上である場合にインバータ回路の出力を停止する制御部を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る車両駆動装置によれば、バイパス抵抗素子内部の熱量が熱耐量以上になることを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる車両駆動装置の構成について説明する。なお本実施形態では、車両駆動装置は、エンジンで前後輪の一方の主駆動輪が回転駆動され、モータによって前後輪の他方の従駆動輪が選択的に回転駆動される４ＷＤ駆動車両（ハイブリッド車両）に適用されるものとする。
【０００８】
〔車両駆動装置の構成〕
本発明の実施形態となる車両駆動装置は、図１に示すように、車両のエンジン１により駆動される発電機２の発電電力（ＤＣ電力）をモータ駆動用インバータ回路（以下、インバータ回路と略記）３で交流電力にＤＣ／ＡＣ変換してモータ４に供給することにより車両を駆動するものであり、発電機２，インバータ回路３，モータ４，インバータ回路保護装置５，及びモータ・発電制御ＥＣＵ６を主な構成要素として備える。
【０００９】
発電機２は、エンジン１の回転動力を受けて駆動され、インバータ回路３に発電電力を出力する。発電機２の発電電力の大きさはモータ・発電制御ＥＣＵ６からの発電指令により制御される。インバータ回路３は、モータ・発電制御ＥＣＵ６からのＰＷＭ制御信号に従って発電機２から入力された発電電力を利用してモータ４を駆動する。モータ４は、インバータ回路３から供給される交流電力により駆動され、図示しない差動装置とタイヤを介して路面にトルクを伝達することにより車両を駆動する。
【００１０】
インバータ回路保護装置５は、発電機２とインバータ回路３間に接続され、インバータ回路３に対し並列に接続されたバイパス抵抗素子Ｒ１及びスイッチング素子Ｓ１と、インバータ回路保護装置５の動作を制御する保護装置制御部７を備える。保護装置制御部７は、図２に示すように電圧クランプ制御部１１を備える。電圧クランプ制御部１１は、発電機２からインバータ回路３に入力されるＤＣ電圧を検出し、検出されたＤＣ電圧が閾値（例えば60V）以上になった場合、スイッチング素子Ｓ１に保護装置作動信号を出力する。
【００１１】
スイッチング素子Ｓ１は、保護装置作動信号によってオフ状態からオン状態に切り換えられる。スイッチング素子Ｓ１がオン状態に切り換えられると、バイパス抵抗素子Ｒ１は、ＤＣ電力を熱に変換することによりＤＣ電流Ｉｂｐを吸収してＤＣ電圧を下げる。これにより、インバータ回路保護装置５はインバータ回路３に過電圧が印加されることを抑制することができる。なお本実施形態では、保護装置制御部７は、ＤＣ電圧が６０Ｖ以下ではデューティ０％，６５Ｖ以上ではデューティ１００％，６０〜６５Ｖでは０〜１００％を直線的に補間したデューティでスイッチング素子Ｓ１をＰＷＭ駆動する。
【００１２】
保護装置制御部７は、図２に示すように、バイパス抵抗素子Ｒ１の内部に蓄積された熱量を推定する熱量推定部１２を備える。熱量推定部１２は、ＯＮ／ＯＦＦ判定部１３と、出力部１４と、発熱量演算部１５と、減衰熱量演算部１６と、熱量推定部１７と、異常判断部１８と、４ＷＤ停止時発熱量調整部１９と備える。各部の機能については後述する。
【００１３】
モータ・発電制御ＥＣＵ６は、車両からの出力トルク要求値及び車両状態（車速，アクセル開度等）に基づいて発電機２の発電量及びインバータ回路３の出力電力を演算し、演算結果に従って発電機２とインバータ回路３を制御する。またモータ・発電制御ＥＣＵ６は、保護装置制御部７から出力される４ＷＤ車速制限値，出力トルク制限値，及び４ＷＤ停止信号に基づいて４ＷＤ駆動動作を制御する。
【００１４】
〔保護装置制御部の動作〕
このような構成を有する車両駆動装置では、保護装置制御部７が以下の構成を有することにより、バイパス抵抗素子Ｒ１の劣化を抑制する。以下、図３に示すタイミングチャートを参照して、保護装置制御部７の動作について説明する。
【００１５】
ＯＮ／ＯＦＦ判定部１３は、電圧クランプ制御部１１からの保護装置作動信号の出力の有無によってスイッチング素子Ｓ１のオン／オフ状態を判定する。ＯＮ／ＯＦＦ判定部１３がスイッチング素子Ｓ１がオン状態にあると判定した場合（図４に示す時間Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ２，Ｔ３〜Ｔ４，Ｔ５〜Ｔ６，Ｔ７〜Ｔ８）、出力部１４は、バイパス抵抗素子Ｒ１に印加されているＤＣ電圧に基づいてスイッチング素子Ｓ１がオン状態にある間のバイパス抵抗素子Ｒ１の吸収電力を出力する。次に、発熱量演算部１５が、出力部１４から出力された吸収電力をスイッチング素子Ｓ１のオン時間で時間積分することによりバイパス抵抗素子Ｒ１の発熱量を演算し、減衰熱量演算部１６が、放熱特性と同等の特性を利用してスイッチング素子Ｓ１のオフ時間に基づいてバイパス抵抗素子Ｒ１の減衰熱量（放熱量）を演算する。
【００１６】
次に熱量推定部１７が、発熱量演算部１５により演算された発熱量から減衰熱量演算部１６により演算された減衰熱量を減算することによりバイパス抵抗素子Ｒ１の熱量を推定する。そして異常判断部１８が、熱量推定部１７により推定されたバイパス抵抗素子Ｒ１の熱量がバイパス抵抗素子Ｒ１の熱耐量より低い異常判断閾値（例えば３０００Ｊ，１回の作動時の発熱量及び過電圧頻度により規定）以上である場合（図４に示す時間Ｔ＝Ｔ８〜Ｔ９間）、モータ・発電制御ＥＣＵ６に４ＷＤ駆動停止信号を出力することにより、４ＷＤ駆動制御を停止させる。
【００１７】
一方、熱量推定部１７により推定されたバイパス抵抗素子Ｒ１の熱量が異常判断閾値以上でない場合には、４ＷＤ停止時発熱量調整部１９が、バイパス抵抗素子Ｒ１の熱量のレベルに応じて、エンジン１の回転数を制限するエンジン回転数制限値をエンジン１のコントロールユニット（図示せず）に出力すると共に、出力トルクを制限する出力トルク制限値と四輪駆動車速を制限する４ＷＤ車速制限値をモータ・発電制御ＥＣＵ６に出力する。
【００１８】
４ＷＤ駆動状態から４ＷＤ駆動を停止させた場合、発電が停止するまでの発電電力をインバータ回路保護装置５で吸収する必要がある。このため通常、バイパス抵抗素子Ｒ１は、４ＷＤ駆動制御を停止してから発電が停止するまでの発電電力（図３に示す４ＷＤ制御停止時発熱量）を吸収可能な体格を有する高価な抵抗素子である必要がある。しかしながら上述のように、バイパス抵抗素子Ｒ１の推定熱量に応じてエンジン回転数，出力トルク，車速を制限することにより、４ＷＤ制御停止時発熱量を抑制することができるので、バイパス抵抗素子Ｒ１の体格を小さくしてコストを削減できる。
【００１９】
具体的には、出力トルクを制限することにより、モータ４の回転数が同じである場合はモータ４の必要出力が低下し、発電電力が低減されるので、４ＷＤ制御停止時発熱量を低減させることができる。また同様に、車速を制限することにより、モータ４の回転数が制限され、モータ４の出力トルクが同じである場合はモータ４の必要出力が低下し、発電電力が低減されるので、４ＷＤ制御停止時発熱量を低減させることができる。
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる車両駆動装置では、インバータ回路３は、インバータ回路３に入力されるＤＣ電圧が閾値以上になった場合にバイパス抵抗素子Ｒ１に電流を流すことにより、インバータ回路３に高電圧が印加されないように制御するインバータ回路保護装置５を備え、インバータ回路保護装置５は、バイパス抵抗素子Ｒ１内部の熱量を推定し、推定された熱量が異常判断閾値以上である場合に４ＷＤ駆動制御を停止させる保護装置制御部７を備えるので、バイパス抵抗素子Ｒ１内部の熱量が熱耐量以上になることを抑制できる。
【００２１】
また本発明の実施形態となる車両駆動装置では、保護装置制御部７は、バイパス抵抗素子Ｒ１のオン時間とオフ時間に基づいてバイパス抵抗素子Ｒ１の発熱量と減衰熱量（放熱量）を推定し、発熱量から減衰熱量を減算することによりバイパス抵抗素子Ｒ１内部の熱量を推定するので、バイパス抵抗素子Ｒ１内部の熱量を正確に推定することができる。また本発明の実施形態となる車両駆動装置では、保護装置制御部７は、バイパス抵抗素子Ｒ１内部の熱量に応じて、エンジン１の回転数、モータ４の出力トルク、及び車両の速度のうちの少なくとも一つを制限するので、４ＷＤ制御停止時発熱量を抑制してコストを削減することができる。
【００２２】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態となる車両駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す保護装置制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す保護装置制御部の動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００２４】
１：エンジン
２：発電機
３：モータ駆動用インバータ回路
４：モータ
５：インバータ回路保護装置
６：モータ・発電制御ＥＣＵ
７：保護装置制御部
Ｒ１：バイパス抵抗素子
Ｓ１：スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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