(57)【要約】【課題】冷却装置の異常時に回転電機駆動システムを保護可能なる車両駆動システムおよびその車両駆動システムを備える車両を提供する。【解決手段】制御装置３０Ａは、電力変換部４０を冷却するための冷却系の異常時において、電圧ＶＨが低下するように昇圧コンバータ１２およびインバータ２２を制御して、ハイブリッド車両１００Ａの走行速度を制限する。電圧ＶＨが低下することによりリアクトルＬ１に流れる電流の直流成分およびリプル成分をともに抑制できるので、リアクトルＬ１の発熱を抑制できる。これによりリアクトルＬ１の過熱を防止できるのでリアクトルＬ１の損傷を防止できる。したがって、電力変換部４０を構成する部品の温度がその耐熱温度を超えるのを防止できる。【選択図】図２
2009171766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する回転電機と、
前記回転電機を駆動するインバータと、
直流電源と、
前記直流電源および前記インバータの間で相互に電圧を変換するコンバータと、
前記インバータと前記コンバータとを接続する電力線と、
少なくとも前記コンバータおよび前記インバータを冷却する冷却装置と、
前記冷却装置の異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部が前記冷却装置の前記異常を検出した場合に、前記電力線の電圧を、前記冷却装置が正常であるときの前記電力線の前記電圧よりも低くなるように、前記コンバータおよび前記インバータを制御する制御部とを備える、車両駆動システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記回転電機によって前記車両が所定の速度以下で走行するように、前記電力線の前記電圧を低下させる、請求項１に記載の車両駆動システム。
【請求項３】
前記コンバータは、
前記直流電源および前記インバータのいずれか一方から供給される電力を蓄積するリアクトルと、
前記リアクトルに蓄積された前記電力を開放するスイッチング動作を実行するスイッチング素子とを有する、請求項２に記載の車両駆動システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記電力線の前記電圧を低下するに先立って、前記スイッチング素子の前記スイッチング動作における動作周波数を上昇させて、前記スイッチング素子の温度が所定の温度を超えた場合に、前記電力線の前記電圧が低下するように前記スイッチング動作を制御する、請求項３に記載の車両駆動システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両駆動システムを備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動システムおよびそれを備える車両に関し、特に、回転電機によって車輪を駆動する車両駆動システムおよびそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車のような、駆動源としてモータを搭載した自動車が環境の点から注目を集めている。
【０００３】
特開２００６−１４９０６４号公報（特許文献１）には、回転電機駆動システムと、その回転電機駆動システムを冷却する冷却装置と、その冷却装置の回転電機駆動システムに対する冷却能力の変動に応じて回転電機駆動システムを制御する制御装置とを備える車両駆動システムが開示されている。この車両駆動システムは、回転電機駆動システムの温度と、冷媒（冷却水）の温度との温度差に基づいて、回転電機駆動システムの動作を制御する。
【特許文献１】特開２００６−１４９０６４号公報
【特許文献２】特開平７−８７６０２号公報
【特許文献３】特開２００３−９３１２号公報
【特許文献４】特開２００５−３１２２３２号公報
【特許文献５】特開２００３−２７４５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００６−１４９０６４号公報では、冷却装置の異常時における回転電機駆動システムの制御については具体的に記載されていない。
【０００５】
本発明の目的は、冷却装置および回転電機駆動システムを備え、冷却装置の異常時に回転電機駆動システムを保護可能な車両駆動システム、およびその車両駆動システムを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は要約すれば、車両駆動システムであって、車両を駆動する回転電機と、回転電機を駆動するインバータと、直流電源と、直流電源およびインバータの間で相互に電圧を変換するコンバータと、インバータとコンバータとを接続する電力線と、少なくともコンバータおよびインバータを冷却する冷却装置と、冷却装置の異常を検出する異常検出部と、異常検出部が冷却装置の異常を検出した場合に、電力線の電圧を、冷却装置が正常であるときの電力線の電圧よりも低くなるように、コンバータおよびインバータを制御する制御部とを備える。
【０００７】
好ましくは、制御部は、回転電機によって車両が所定の速度以下で走行するように、電力線の電圧を低下させる。
【０００８】
より好ましくは、コンバータは、直流電源およびインバータのいずれか一方から供給される電力を蓄積するリアクトルと、リアクトルに蓄積された電力を開放するスイッチング動作を実行するスイッチング素子とを有する。
【０００９】
さらに好ましくは、制御部は、電力線の電圧を低下するに先立って、スイッチング素子のスイッチング動作における動作周波数を上昇させて、スイッチング素子の温度が所定の温度を超えた場合に、電力線の電圧が低下するようにスイッチング動作を制御する。
【００１０】
本発明の他の局面に従うと、車両であって、上述のいずれかに記載の車両駆動システムを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却装置および回転電機駆動システムを備える車両駆動システムにおいて、冷却装置の異常時に回転電機駆動システムの温度が過度に高くなるのを防ぐことが可能になるので、回転電機駆動システムを保護できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。
【００１３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従うハイブリッド車両１００Ａの概略構成を示すブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１００Ａは、駆動輪２ａ，２ｂと、動力分配機構３と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリＢと、電力変換部（以下ではＰＣＵ（Power Control Unit）と呼ぶ場合もある）４０と、減速機７０と、電力変換部４０およびエンジン４を制御する制御装置３０Ａとを備える。
【００１４】
バッテリＢは、充放電可能に構成された蓄電装置であり、たとえばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池によって構成される。
【００１５】
電力変換部４０は、バッテリＢから供給された直流電力を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための交流電力に変換するインバータ（図示せず）を含む。このインバータは、双方向の電力変換が可能なように構成され、モータジェネレータＭＧ２の回生制動動作による発電電力およびモータジェネレータＭＧ１による発電電力（いずれも交流電力）を、バッテリＢの充電のための直流電力に変換する機能を併せ持つ。
【００１６】
電力変換部４０は、直流電圧のレベル変換を行なう昇降圧コンバータ（図示せず）をさらに含む。この昇降圧コンバータによって、バッテリＢの出力電圧よりも高い電圧を振幅とする交流電圧によってモータジェネレータＭＧ２を駆動できるので、モータ駆動効率を向上することができる。なお、電力変換部４０の構成の詳細は後述する。
【００１７】
エンジン４は、ガソリン等を燃料とする内燃機関であり、燃料の燃焼による熱エネルギを駆動力となる運動エネルギに変換して出力する。動力分配機構３は、エンジン４からの出力を、減速機７０を介して駆動輪２ａ，２ｂへ伝達する経路と、モータジェネレータＭＧ１へ伝達する経路とに分割可能である。モータジェネレータＭＧ１は、動力分配機構３を介して伝達されたエンジン４からの出力によって回転されて発電する。モータジェネレータＭＧ１による発電電力は、電力変換部４０によって、バッテリＢの充電電力、あるいはモータジェネレータＭＧ２の駆動電力として用いられる。なお、駆動輪２ａ，２ｂは前輪および後輪のいずれでもよい（以下では駆動輪２ａ，２ｂは前輪であるとする）。
【００１８】
モータジェネレータＭＧ２は、電力変換部４０から供給された交流電圧によって回転駆動されて、その出力は、減速機７０を介して駆動輪２ａ，２ｂへ伝達される。また、モータジェネレータＭＧ２が駆動輪２ａ，２ｂの減速に伴って回転される回生制動動作時には、モータジェネレータＭＧ２は発電機として作用する。
【００１９】
次にハイブリッド車両１００Ａの走行時の動作について概略を説明する。ハイブリッド車両１００Ａは、発進時、あるいは低速走行時および緩やかな坂を下るとき等の軽負荷時には、エンジン効率の低い領域を避けるために、エンジン４の出力を用いることなく、モータジェネレータＭＧ２のみによる出力で走行する。この場合には暖機運転が必要な場合を除いてエンジン４の運転が停止される。なお、暖機運転が必要な場合には、エンジン４はアイドル運転される。
【００２０】
通常走行時には、エンジン４が始動され、エンジン４からの出力は、動力分配機構３によって駆動輪２ａ，２ｂの駆動力と、モータジェネレータＭＧ１での発電用駆動力とに分割される。モータジェネレータＭＧ１による発電電力は、モータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられる。したがって、通常走行時には、エンジン４による出力をモータジェネレータＭＧ２からの出力でアシストして、駆動輪２ａ，２ｂが駆動される。制御装置３０Ａは、動力分配機構３による動力分割比率を、全体の効率が最大となるようにエンジン４および電力変換部４０を制御する。
【００２１】
加速時には、エンジン４の出力が増加する。エンジン４の出力は動力分配機構３によって駆動輪２ａ，２ｂの駆動力と、モータジェネレータＭＧ１での発電用駆動力とに分割される。モータジェネレータＭＧ１の発電による電力はモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられる。つまり加速時にはエンジン４の駆動力にモータジェネレータＭＧ２の駆動力が加えられて駆動輪２ａ，２ｂが駆動される。
【００２２】
減速および制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪２ａ，２ｂによって回転駆動されて発電する。モータジェネレータＭＧ２の回生発電によって生じた電力は、電力変換部４０によって直流電圧に変換されてバッテリＢの充電に用いられる。
【００２３】
このように、ハイブリッド車両１００Ａは、バッテリＢと、電力変換部４０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、制御装置３０Ａとを含む回転電機駆動システムを搭載した車両である。
【００２４】
図２は、図１に示したハイブリッド車両１００Ａの構成をより詳細に示す図である。図２を参照して、ハイブリッド車両１００Ａは、動力分配機構３と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、車輪２とを含む。なお、図１に示した駆動輪２ａ，２ｂを図２ではまとめて車輪２と示す。
【００２５】
動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１の回転シャフトを中空にし、その中をエンジン４の動力シャフトを貫通させることでモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構３、モータジェネレータＭＧ１、エンジン４を直線上に配置することができる。
【００２６】
ハイブリッド車両１００Ａは、さらに、バッテリＢと、システムメインリレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢと、抵抗Ｒ１と、電源ラインＰＬ１と、接地ラインＳＬと、制御装置３０Ａとを含む。
【００２７】
システムメインリレーＳＭＲＢは、バッテリＢの正極と電源ラインＰＬ１との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＧは、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に接続される。システムメインリレーＳＭＲＰおよび抵抗Ｒ１は、バッテリＢの負極と接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。
【００２８】
システムメインリレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢは、制御装置３０Ａから与えられる制御信号ＳＥＧ，ＳＥＰ，ＳＥＢにそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。具体的にはシステムメインリレーＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢは、それぞれ、Ｈ（論理ハイ）の制御信号ＳＥＧ，ＳＥＰ，ＳＥＢによって導通状態に設定され、Ｌ（論理ロー）の制御信号ＳＥＧ，ＳＥＰ，ＳＥＢによって非導通状態に設定される。
【００２９】
ハイブリッド車両１００Ａは、さらに、バッテリＢの端子間の電圧ＶＢを検知する電圧センサ１０と、バッテリＢに流れる電流ＩＢを検知する電流センサ１１とを含む。
【００３０】
ハイブリッド車両１００Ａは、さらに、電力変換部４０を含む。電力変換部４０は、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、抵抗Ｒ２と、昇圧コンバータ１２と、インバータ１４，２２と、電圧センサ１３，２１と、温度センサ３１，３２，３５，３６とを含む。
【００３１】
平滑コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧を平滑化する。昇圧コンバータ１２は、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。平滑コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。
【００３２】
昇圧コンバータ１２は、一方端が電源ラインＰＬ１に接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００３３】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００３４】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けてたとえばエンジン４を始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０Ａによって制御される。
【００３５】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。
【００３６】
Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。
【００３７】
Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。
【００３８】
Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。
【００３９】
インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は降圧回路として動作するように制御装置３０Ａによって制御される。インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。
【００４０】
電圧センサ２１は、平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検知して、その検知した電圧ＶＬを制御装置３０Ａに対して出力する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ２の端子間の電圧ＶＨを検知して、その検知した電圧ＶＨを制御装置３０Ａに出力する。
【００４１】
抵抗Ｒ２は、平滑コンデンサＣ２と並列に電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続される。抵抗Ｒ２は、たとえばハイブリッド車両１００Ａの停止時に平滑コンデンサＣ２を放電するために設けられる。
【００４２】
温度センサ３１は、インバータ１４の温度Ｔｉ１を検知して、その検知した温度Ｔｉ１を制御装置３０Ａに対して出力する。温度センサ３２は、インバータ２２の温度Ｔｉ２を検知して、その検知した温度Ｔｉ２を制御装置３０Ａに対して出力する。温度センサ３５は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の温度ＴＣＶを検知して、その検知した温度ＴＣＶを制御装置３０Ａに対して出力する。温度センサ３６は、リアクトルＬ１の温度ＴＬを検知して、その検知した温度ＴＬを制御装置３０Ａに対して出力する。
【００４３】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、三相の永久磁石同期モータである。各モータジェネレータはＵ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルを含む。Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルは各々の一方端が中点に共に接続されている。
【００４４】
そして、Ｕ相コイルの他方端はＵ相アームに含まれる２つのＩＧＢＴ素子の接続ノードに接続される。Ｖ相コイルの他方端はＶ相アームに含まれる２つのＩＧＢＴ素子の接続ノードに接続される。Ｗ相コイルの他方端はＷ相アームに含まれる２つのＩＧＢＴ素子の接続ノードに接続される。モータジェネレータＭＧ１の場合、Ｕ相コイルの他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続され、Ｖ相コイルの他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続され、Ｗ相コイルの他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００４５】
ハイブリッド車両１００Ａは、さらに、電流センサ２４，２５と、温度センサ３３，３４とを含む。
【００４６】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検知し、その検知したモータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０Ａへ出力する。電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検知し、その検知したモータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０Ａへ出力する。
【００４７】
温度センサ３３は、モータジェネレータＭＧ１の温度を検知して、その検知した温度ＴＭ１を制御装置３０Ａへ出力する。温度センサ３４は、モータジェネレータＭＧ２の温度を検知して、その検知した温度ＴＭ２を制御装置３０Ａへ出力する。
【００４８】
ハイブリッド車両１００Ａは、さらに、ヘッドランプ等の補機類５２と、補機バッテリＢ２と、電源ラインＰＬ１と補機バッテリＢ２および補機類５２との間に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ５０とを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、制御装置３０Ａから与えられる降圧指示に応じて、電源ラインＰＬ１および接地ラインＳＬ間の電圧を降圧して補機類５２への電力供給を行なうことが可能である。
【００４９】
制御装置３０Ａは、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２と、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２と、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流ＩＢの各値と、温度Ｔｉ１，Ｔｉ２，ＴＣＶ，ＴＬ、ＴＭ１，ＴＭ２と、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２と、起動指示ＩＧとを受ける。そして制御装置３０Ａは、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤおよび動作禁止を指示する信号ＣＳＤＮを出力する。
【００５０】
さらに、制御装置３０Ａは、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。
【００５１】
同様に制御装置３０Ａは、インバータ２２に対して直流電圧をモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ２とを出力する。
【００５２】
図２に示すように、昇圧コンバータ１２には、リアクトルＬ１の温度を検知する温度センサ３６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の温度を検知するための温度センサ３５とが設けられる。さらにインバータ１４，２２には温度センサ３１，３２がそれぞれ設けられる。この理由は、リアクトルＬ１およびＩＧＢＴ素子の温度を監視することによって、これらの素子の過熱保護を実現するためである。リアクトルＬ１およびＩＧＢＴ素子の過熱を保護するため、ハイブリッド車両１００Ａには電力変換部４０を冷却するための冷却系（冷却装置）が設けられている。
【００５３】
図３は、ハイブリッド車両１００Ａに搭載される冷却系の模式図である。図３を参照して、冷却系は、電力変換部（ＰＣＵ）４０を冷却するための冷媒である冷却水を循環させるポンプ４４と、冷却水の熱を放出させることにより冷却水を冷却するためのラジエータ４６と、ラジエータ４６によって冷却された冷却水の温度を測定し、その測定した温度ＴＣを出力する温度センサ４５とを含む。
【００５４】
制御装置３０Ａは、温度センサ４５から温度ＴＣを受ける。制御装置３０Ａは温度ＴＣに基づいて、冷却系の異常を判定する。さらに、制御装置３０Ａは、冷却系の異常時に図２に示したトルク指令値等の各種の情報（図が煩雑になるのを避けるため、図３には示していない）に基づいて電力変換部４０を制御することにより、車両の速度を制限する。なお、制御装置３０Ａは車速センサ（図示せず）が検知したハイブリッド車両１００Ａの速度に基づいて、ハイブリッド車両１００Ａの速度が所定速度以下となるように、電力変換部４０を制御する。
【００５５】
図４は、制御装置３０Ａの機能ブロック図である。図４を参照して、制御装置３０Ａは、ＭＧ（モータジェネレータ）制御部８１Ａと、異常検出部８２とを含む。
【００５６】
ＭＧ制御部８１Ａは、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２と、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２と、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２と、電圧ＶＬ，ＶＭ，ＶＢと、電流ＩＢと、温度ＴＬ，ＴＣＶ，Ｔｉ１，Ｔｉ２，ＴＭ１，ＴＭ２とに基づいて、昇圧コンバータ１２に対する制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤと、インバータ１４に対する駆動指示ＰＷＭＩ１および回生指示ＰＷＭＣ１と、インバータ２２に対する駆動指示ＰＷＭＩ２および回生指示ＰＷＭＣ２とを生成して出力する。
【００５７】
異常検出部８２は、図３に示す温度センサ４５から温度ＴＣを受けて、図３に示す冷却系の異常を検出する。詳細には、温度ＴＣが所定の温度を超えた場合、異常検出部８２は、冷却系に異常が生じたと判定する。異常検出部８２は、冷却系に異常が生じたことを示す情報をＭＧ制御部８１Ａに出力する。
【００５８】
ＭＧ制御部８１Ａは、異常検出部８２からの情報に応じて、ハイブリッド車両１００Ａの速度が所定速度以下に制限されるように昇圧コンバータ１２、およびインバータ１４、２２を制御する。具体的には、ＭＧ制御部８１Ａは、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨが低下するように、昇圧コンバータ１２に対する制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤを生成する。昇圧コンバータ１２の上側のＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンデューティを大きくすることにより、電源ラインＰＬ２の電圧が下がる。すなわちＭＧ制御部８１Ａは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンデューティを大きくするための制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤを生成する。
【００５９】
なお、モータジェネレータＭＧ２の回生動作時には、ＭＧ制御部８１Ａは、電圧ＶＨを冷却装置が正常であるときの値よりも低い値に制御する（たとえばＩＧＢＴ素子のオンデューティを変更する）ための回生指示ＰＷＭＣ２を生成してインバータ２２に出力する。
【００６０】
ＭＧ制御部８１Ａは、車速センサ８０からハイブリッド車両１００Ａの速度を示す信号を受ける。ＭＧ制御部８１Ａは、車速センサ８０が検知したハイブリッド車両１００Ａの速度が上述した所定速度以下となるように電圧ＶＨを低下させる。
【００６１】
なお、異常検出部８２は、冷却水の水温を推定するとともに、その推定した水温が所定の温度を超えた場合に冷却系に異常が生じたと判定してもよい。図２に示したように、ハイブリッド車両１００Ａにはインバータ１４、２２の温度をそれぞれ検知する温度センサ３１、３２が設けられている。たとえば、異常検出部８２は、トルク指令値ＴＲ１、ＴＲ２からインバータ１４、２２に流れる電流値を算出し、その算出した電流値とインバータ（ＩＧＢＴ素子）の損失との関係（この関係は、たとえばマップとして異常検出部８２が予め記憶していてもよい）により、インバータ（ＩＧＢＴ素子）の発熱温度を算出する。そして、異常検出部８２は、その算出したインバータの発熱温度と温度センサが測定した温度との差が冷却水の温度に等しいと推定する。
【００６２】
また、ＭＧ制御部８１Ａは、異常検出部８２から冷却系に異常が生じたことを示す情報を受けていない場合には、冷却系が正常であると判定する。
【００６３】
図５は、制御装置３０Ａが実行する、冷却系の異常時における車両の速度制限処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、たとえば一定の時間ごと、または所定の条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００６４】
図５および図４を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１において、異常検出部８２は、冷却系（図３参照）の異常が生じたか否かを判定する。たとえばポンプが故障した場合には、冷却経路を循環する冷却水の流量が低下するので、冷却水の温度が上昇する。したがって、異常検出部８２は、温度センサ４５が検知した冷却水の温度（温度ＴＣ）が所定の温度を上回る場合に、冷却系が異常であると判定する。
【００６５】
なお、上述したように、異常検出部８２は、冷却水の温度を推定するとともに、その推定した温度が所定の温度を上回る場合に、冷却水が異常であると判定してもよい。
【００６６】
ステップＳ１において、冷却系が異常であると判定された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、異常検出部８２は、冷却系に異常が生じたことを示す情報をＭＧ制御部８１Ａに出力する。ＭＧ制御部８１Ａは、この情報に応じて、車両の速度が制限されるよう、電圧ＶＨを低下させる（ステップＳ２）。
【００６７】
なお、制限速度は、特に限定されるものではないが、その一例を示すと４０ｋｍ／ｈである。また、ＭＧ制御部８１Ａは、電圧ＶＨの値が現在の値から、予め定められた値に低下するように、昇圧コンバータ１２を制御する。ステップＳ２の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。
【００６８】
一方、ステップＳ１において、冷却系が正常であると判定された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、全体の処理がメインルーチンに戻される。あるいは、ステップＳ３の解除処理が実行された後に全体の処理がメインルーチンに戻される。
【００６９】
既に、速度制限処理が実行されているものの、冷却水の温度が所定の温度よりも低下した場合には、解除処理が実行される。この解除処理においては、車両の速度の制限が解除される。したがって、ステップＳ３では、電圧ＶＨを低下させる処理も終了する。
【００７０】
以下、冷却系の異常時における処理の一例を示しながら、本実施の形態による効果を説明する。たとえば、冷却水の温度が所定の温度を超えた場合に、モータジェネレータの負荷率を制限する方法が考えられる。ただし、この方法においては車両の走行速度は制限されていないものとする。
【００７１】
図６は、冷却系の異常時に走行速度が制限されてない場合に生じ得る課題を説明する図である。
【００７２】
図７は、リアクトルＬ１の温度と、バッテリＢに入出力される電力Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔとの関係を説明する図である。
【００７３】
図６および図７を参照して、上記方法においては、冷却系の異常時に、バッテリＢの入力電力ＷｉｎおよびバッテリＢの出力電力Ｗｏｕｔが制限される。なお、入力電力ＷｉｎおよびバッテリＢの出力電力ＷｏｕｔはリアクトルＬ１の温度に基づいて決定される。リアクトルＬ１の温度がＴ１を超えると、リアクトルＬ１の温度が高くなるにつれてＷｉｎ／Ｗｏｕｔの値は基準値（１００％）から低下する。リアクトルＬ１の温度がＴ２のときにＷｉｎ／Ｗｏｕｔの値は０となる。
【００７４】
しかしながら、モータジェネレータＭＧ１の発電により生じる電流はインバータ１４、昇圧コンバータ１２を経由して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０に接続される補機、あるいはその他の負荷にも流れる。この電流は、リアクトルＬ１を経由する。
【００７５】
リアクトルＬ１は、リアクトルＬ１に流れる電流の直流成分により発熱するだけでなく、昇圧コンバータ１２の降圧動作（ＩＧＢＴ素子のスイッチング動作）にともなうリプル電流によっても発熱する。これにより、車両の走行速度が制限されない場合にはリアクトルＬ１が過熱する可能性がある。
【００７６】
なお、図６、図７は、モータジェネレータＭＧ１が発電する場合を示した図であるが、たとえば、モータジェネレータＭＧ２が発電する場合（回生制動が実行される場合）、および、バッテリＢから電力が供給される場合にも、リアクトルＬ１に電流が流れるため、同様の課題が発生すると考えられる。
【００７７】
これに対し、本実施の形態では、車速制限を実行することにより昇圧電圧（ＶＨ）を低下させる。これにより、リアクトルＬ１に流れる電流の直流成分を低下させることができる。さらに、リプル電流も低減することができる。
【００７８】
モータジェネレータＭＧ１が発電する場合、昇圧コンバータ１２に設けられるＩＧＢＴ素子のオン期間をＴｏｎとし、リアクトルＬ１のインダクタンスをＬとし、昇圧コンバータ１２とインバータ１４との間の電圧をＶＨとすると、リプル電流はＴｏｎ×ＶＨ／Ｌにより求められる。したがって、ＶＨを低下させることによりリプル電流を低減できる。
【００７９】
このように本実施の形態によれば、冷却系の異常時において、リアクトルＬ１に流れる電流の直流成分およびリプル成分をともに抑制できるので、リアクトルＬ１の発熱を抑制できる。これによりリアクトルＬ１の過熱を防止できるのでリアクトルＬ１の損傷を防止できる。したがって本実施の形態によれば、電力変換部を構成する部品の温度がその耐熱温度を超えるのを防止できるため、回転電機駆動システムを保護できる。
【００８０】
［実施の形態２］
図１、図２を参照しながら、本発明の実施の形態２に従うハイブリッド車両１００Ｂの構成を説明する。ハイブリッド車両１００Ｂは、制御装置３０Ａに代えて制御装置３０Ｂを備える点において、ハイブリッド車両１００Ａと異なる。なお、ハイブリッド車両１００Ｂの他の部分の構成は、ハイブリッド車両１００Ａの対応する部分の構成と同様である。
【００８１】
図８は、制御装置３０Ｂの機能ブロック図である。図８および図４を参照して、制御装置３０ＢはＭＧ制御部８１Ａに代えてＭＧ制御部８１Ｂを含む点で制御装置３０Ａと異なる。ＭＧ制御部８１Ｂは、冷却系の異常時には、速度制限処理に先立って、昇圧コンバータ１２に含まれるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数が上昇するように、制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤを生成する。スイッチング周波数（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御の場合には、キャリア周波数）を上昇させることによって、リプル電流を抑制することができるので、リアクトルＬ１の発熱を抑制できる。なお、昇圧電圧（電圧ＶＨ）は、スイッチング周波数を上昇させる前と後で同じになるよう制御される。
【００８２】
ただしＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を大きくすると、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の温度が上昇する。ＭＧ制御部８１Ｂは、温度ＴＣＶに基づいて、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の温度が所定の温度を超えたか否かを判定する。温度ＴＣＶがその所定の温度を越えた場合、ＭＧ制御部８１Ｂは、電圧ＶＨ（昇圧電圧）を低下させることによる速度制限を行なう。電圧ＶＨ（昇圧電圧）を低下させることにより、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチングロスが小さくなるのでＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の過熱を防止できる。速度制限処理の実行時、ＭＧ制御部８１Ｂは、車速センサ８０が検知したハイブリッド車両１００Ｂの速度が上述した所定速度以下となるように電圧ＶＨを低下させる。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、異常検出部８２は、速度制限処理が行なわれているか否かを示すためのフラグＦＬＧをその内部に記憶する。
【００８４】
図９は、制御装置３０Ｂが実行する、冷却系の異常時における車両の速度制限処理を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートに示す処理は、たとえば一定の時間ごと、または所定の条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００８５】
図９および図５を参照して、図９のフローチャートは、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が追加される点で図５のフローチャートと異なる。そこで、以下では主としてステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を詳細に説明し、ステップＳ１〜Ｓ３の処理については、概略を説明する。
【００８６】
図９および図８を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１において、異常検出部８２は、冷却系（図３参照）の異常が生じたか否かを判定する。異常検出部８２は、冷却系の異常が生じたと判定した場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、速度制限が実行されていることを示すフラグがオンしているか否かを判定する（ステップＳ１１）。このフラグは、速度制限が一旦実行されるとオンされ、ステップＳ３の解除処理によりオフされる。
【００８７】
フラグがオンしている場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、速度制限処理が継続されている。したがって、全体の処理はメインルーチンに戻される。フラグがオンしていない場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、異常検出部８２は、冷却系に異常が生じたことを示す情報をＭＧ制御部８１Ｂに出力する。そして処理はステップＳ１１からステップＳ１２に進む。
【００８８】
ステップＳ１２において、ＭＧ制御部８１ＢはＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を上げる。たとえば、ＭＧ制御部８１Ｂは、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を現在の値から予め定められた値に上昇させる。
【００８９】
ステップＳ１３において、ＭＧ制御部８１Ｂは、温度センサ３５（図２参照）が検知した温度ＴＣＶに基づいて、ＩＧＢＴ素子の温度が所定の温度よりも高いか否かを判定する。温度ＴＣＶがその所定の温度より高くない場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、ステップＳ１３の判定処理が繰返される。すなわちＩＧＢＴ素子のスイッチング周波数が高い状態が継続される。一方、温度ＴＣＶが上述した所定の温度より高い場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２に進む。
【００９０】
ステップＳ２において、ＭＧ制御部８１Ａは、車両の速度が制限されるように、電圧ＶＨを低下させる。ステップＳ２の処理が終了すると、ＭＧ制御部８１Ｂは、異常検出部８２にフラグをオンするよう指示する。異常検出部８２は、この指示に応じてフラグをオンする（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理が終了すると、全体の処理はメインルーチンに戻される。
【００９１】
また、ステップＳ１において、冷却系が正常であると判定された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、全体の処理がメインルーチンに戻される。あるいは、ステップＳ３の解除処理が実行された後に全体の処理がメインルーチンに戻される。ステップＳ３においては電圧ＶＨを低下させる処理が終了する。また、フラグＦＬＧがオフされる。さらに、スイッチング周波数が元の周波数に戻される。
【００９２】
実施の形態２によれば、冷却系が異常であっても、その異常が検知されてから速度制限が実行されるまでの間は、昇圧ＶＨを現在の値のままに保つことができる。したがって、この間、車両の走行性能を維持することができる。これにより、実施の形態２によれば、実施の形態１による効果に加えて、ユーザの利便性を図るという効果も得ることができる。
【００９３】
なお図１には、前輪のみが駆動輪であるハイブリッド車両を示したが、さらに後輪駆動用の電動機を設けて、４ＷＤハイブリッドシステムを構成することも可能である。
【００９４】
また、図１には、動力分配機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに本発明を適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車にも適用できることは言うまでもない。
【００９５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態１に従うハイブリッド車両１００Ａの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したハイブリッド車両１００Ａの構成をより詳細に示す図である。
【図３】ハイブリッド車両１００Ａに搭載される冷却系の模式図である。
【図４】制御装置３０Ａの機能ブロック図である。
【図５】制御装置３０Ａが実行する、冷却系の異常時における車両の速度制限処理を説明するフローチャートである。
【図６】冷却系の異常時に走行速度が制限されてない場合に生じ得る課題を説明する図である。
【図７】リアクトルＬ１の温度と、バッテリＢに入出力される電力Ｗｉｎ／Ｗｏｕｔとの関係を説明する図である。
【図８】制御装置３０Ｂの機能ブロック図である。
【図９】制御装置３０Ｂが実行する、冷却系の異常時における車両の速度制限処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
２  車輪、２ａ，２ｂ  駆動輪、３  動力分配機構、４  エンジン、１０  電圧センサ、１１  電流センサ、１２  昇圧コンバータ、１３，２１  電圧センサ、１４，２２  インバータ、１５  Ｕ相アーム、１６  Ｖ相アーム、１７  Ｗ相アーム、２４，２５  電流センサ、３０Ａ，３０Ｂ  制御装置、３１〜３６，４５  温度センサ、４０  電力変換部、４４  ポンプ、４６  ラジエータ、５０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、５２  補機類、７０  減速機、８０  車速センサ、８１Ａ，８１Ｂ  ＭＧ制御部、８２  異常検出部、１００Ａ，１００Ｂ  ハイブリッド車両、Ｂ  バッテリ、Ｂ２  補機バッテリ、Ｃ１，Ｃ２  平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード、Ｌ１  リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２  電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８  ＩＧＢＴ素子、Ｒ１，Ｒ２  抵抗、ＳＬ  接地ライン、ＳＭＲＧ，ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ  システムメインリレー。
【図１】
2009171766.tif 000003
【図２】
2009171766.tif 000004
【図３】
2009171766.tif 000005
【図４】
2009171766.tif 000006
【図５】
2009171766.tif 000007
【図６】
2009171766.tif 000008
【図７】
2009171766.tif 000009
【図８】
2009171766.tif 000010
【図９】
2009171766.tif 000011