JP2009038958A - 車両の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両外部の電源からの充電および電気負荷への放電の少なくともいずれかが可能な蓄電機構と、充放電によって電流が流れる電気機器と、蓄電機構および電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却機構とを備えた車両において、車両の周囲の音量に応じて冷却機構の作動により発生する音量を自動的に制御する。
【解決手段】ECUは、充放電モードであって(S100にてYES)、現在の時刻が、周囲の音量が小さい時間帯に含まれると(S102にてYES)、インバータ用冷却水を循環させる電動ウォータポンプを停止させるステップ(S108)と、充放電電流Iが通常値よりも低い電流値AになるようなPWM信号を生成するステップ(S110)と、PWM信号をインバータを制御する駆動回路に出力するステップ(S112)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図3
【解決手段】ECUは、充放電モードであって(S100にてYES)、現在の時刻が、周囲の音量が小さい時間帯に含まれると(S102にてYES)、インバータ用冷却水を循環させる電動ウォータポンプを停止させるステップ(S108)と、充放電電流Iが通常値よりも低い電流値AになるようなPWM信号を生成するステップ(S110)と、PWM信号をインバータを制御する駆動回路に出力するステップ(S112)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図3
Description
本発明は、蓄電機構を備えた車両の制御に関し、特に、車両外部の電源からの充電および電気負荷への放電の少なくともいずれかが可能な蓄電機構を備えた車両の制御に関する。
従来、バッテリから供給される電力で作動するモータを動力源とする車両(ハイブリッド車両や電気自動車など)において、車両外部の交流電源からの電力をバッテリに充電したり車両外部の電気負荷にバッテリの電力を供給したりすることができる車両が公知である。このような車両においては、バッテリやバッテリに電気的に接続される電気機器の充電や放電による温度上昇を抑制するために、バッテリや電気機器を冷却する冷却機構が備えられている場合がある。しかしながら、車両のユーザによっては冷却機構の作動による音量の大きさが気になるという問題がある。このような問題を解決する技術が、たとえば特開2005−276733号公報(特許文献1)に開示されている。
この公報に開示された充電装置は、電池パックを充電する。この充電装置は、電池パックを冷却する冷却ファンと、冷却ファンの出力を制御するための手段と、冷却ファンの出力を選択するための冷却ファン出力選択手段とを含む。
この公報に開示された充電装置によると、電池パックの種類や、充電時の状況などに応じて、冷却ファンの出力状態を冷却ファン出力選択手段によってユーザが任意に選択し、設定することが可能になる。これにより、冷却ファンによる音量のレベルを選択できるようになる。
特開2005−276733号公報
しかしながら、特許文献1に開示された装置のようにユーザが冷却ファンの出力状態を選択するのでは、以下のような問題がある。すなわち、車両外部の交流電源からの電力をバッテリに充電する車両においては、ユーザが車両に乗車していない車両不使用時の夜間や早朝に充電が行なわれることが想定される。夜間や早朝は昼間に比べて静寂であるため、冷却機構の作動音が車両周囲に与える影響は大きいと考えられる。特許文献1に開示された充電装置においては、冷却ファンの出力状態をユーザが選択する必要がある。そのため、上述のようにユーザが車両に乗車していない車両不使用時は、冷却機構の作動音を低下させることができないという問題がある。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両外部の電源からの充電および電気負荷への放電の少なくともいずれかが可能な蓄電機構と、蓄電機構の充電や放電によって電流が流れる電気機器と、蓄電機構および電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却機構とを備えた車両において、車両の周囲の音量に応じて冷却機構から発生する音量を自動的に制御することができる制御装置および制御方法を提供することである。
第1の発明に係る制御装置は、車両外部の電源からの充電および電気負荷への放電の少なくともいずれかが可能な蓄電機構と、車両外部の電源および電気負荷のいずれかと蓄電機構との間に電気的に接続され、充電および放電のいずれかの際に電流が流れる電気機器と、蓄電機構および電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却機構とを備えた車両を制御する。この制御装置は、車両の周囲の音量に関する情報を検出するための検出手段と、電気機器に電流が流れている状態において、検出された情報に基づいて、冷却機構の作動状態を制御するための制御手段とを含む。第9の発明に係る制御方法は、第1の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第1または9の発明によると、充電および放電のいずれかの際に電流が流れる蓄電機構および電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却機構の作動状態が、車両の周囲の音量に関する情報に基づいて制御される。そのため、たとえば、検出された情報が車両の周囲が静寂であることを表わす情報である場合に、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態を制御することができる。これにより、車両の周囲の音量に応じて冷却機構から発生する音量を自動的に制御することができる。その結果、車両外部の電源からの充電および電気負荷への放電の少なくともいずれかが可能な蓄電機構と、蓄電機構の充電や放電によって電流が流れる電気機器と、蓄電機構および電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却機構とを備えた車両において、車両の周囲の音量に応じて冷却機構から発生する音量を自動的に制御することができる制御装置および制御方法を提供することができる。
第2の発明に係る制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、情報は、現在時刻についての情報である。制御手段は、周囲の音量が小さいと推定される時間帯に現在時刻が含まれる場合は含まれない場合に比べて、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態を制御するための手段を含む。第10の発明に係る制御方法は、第2の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第2または10の発明によると、現在時刻が周囲の音量が小さいと推定される時間帯に含まれる場合に、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御される。たとえば、冷却機構の作動が停止される。これにより、ユーザが充電開始後に車両から離れた場合でも、たとえば現在時刻が静寂な深夜時間帯になった時点で、冷却機構から発生する音量を自動的に低下させることができる。
第3の発明に係る制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、情報は、周囲の音量についての情報である。制御手段は、周囲の音量がしきい値より小さい場合は大きい場合に比べて、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態を制御するための手段を含む。第11の発明に係る制御方法は、第3の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第3または11の発明によると、周囲の音量がしきい値より小さい場合に、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御される。たとえば、冷却機構の作動が停止される。これにより、ユーザが充電開始後に車両から離れた場合でも、車両の周囲の音量がしきい値より小さくなった時点で、冷却機構から発生する音量を自動的に低下させることができる。
第4の発明に係る制御装置においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、車両外部の電源は交流電源である。電気機器は、スイッチング素子のオンオフ動作により電源の交流電流を直流電流に変換するインバータである。第12の発明に係る制御方法は、第4の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第4または12の発明によると、車両外部の電源の交流電流をインバータにより直流電流に変換する際に発生するジュール熱やスイッチング損失によって加熱されるインバータを冷却機構で冷却することができる。
第5の発明に係る制御装置は、第4の発明の構成に加えて、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御されている場合はされていない場合に比べて、インバータにより変換される電流の値を低下させるようにインバータを制御するための手段をさらに含む。第13の発明に係る制御方法は、第5の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第5または13の発明によると、冷却機構から発生する音量が小さくされた場合には、インバータにより変換される電流の値が低下される。これにより、冷却機構から発生する音量が小さくされたことにより冷却機構の冷却能力が低下しても、ジュール熱に起因する蓄電機構およびインバータの温度上昇を抑制することができる。
第6の発明に係る制御装置は、第4の発明の構成に加えて、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御されている場合はされていない場合に比べて、インバータのキャリア周波数を低下させるための手段をさらに含む。第14の発明に係る制御方法は、第6の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第6または14の発明によると、冷却機構から発生する音量が小さくされた場合には、インバータのキャリア周波数が低下される。これにより、冷却機構から発生する音量が小さくされたことにより冷却機構の冷却能力が低下しても、スイッチング損失に起因するインバータの温度上昇を抑制することができる。
第7の発明に係る制御装置は、第4の発明の構成に加えて、蓄電機構の温度を検出するための手段と、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御されている場合において、蓄電機構の温度が高い場合は低い場合に比べて、インバータにより変換される電流の値を低下させるようにインバータを制御するための手段をさらに含む。第15の発明に係る制御方法は、第7の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第7または15の発明によると、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御されている場合において、蓄電機構の温度が高い場合は低い場合に比べて、インバータにより変換される電流の値を低下させる。これにより、冷却機構から発生する音量が小さくされたことにより冷却機構の冷却能力が低下しても、蓄電機構の温度が低い場合には、インバータにより変換される電流の値を低下させずに充放電時間の短縮を優先する一方、蓄電機構の温度が高い場合には、インバータにより変換される電流の値を低下して蓄電機構の温度上昇の抑制を優先することができる。
第8の発明に係る制御装置は、第4の発明の構成に加えて、インバータの温度を検出するための手段と、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御されている場合において、インバータの温度が高い場合は低い場合に比べて、インバータにより変換される電流の値を低下させるようにインバータを制御するための手段をさらに含む。第16の発明に係る制御方法は、第8の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
第8または16の発明によると、冷却機構から発生する音量が小さくなるように冷却機構の作動状態が制御された場合において、インバータの温度が高い場合は低い場合に比べて、インバータにより変換される電流の値を低下させる。これにより、冷却機構から発生する音量が小さくされたことにより冷却機構の冷却能力が低下しても、インバータの温度が低い場合には、インバータにより変換される電流の値を低下させずに充放電時間の短縮を優先する一方、インバータの温度が高い場合には、インバータにより変換される電流の値を低下してインバータの温度上昇の抑制を優先することができる。
第17の発明に係る制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、冷却機構には、第1の冷却装置と第2の冷却装置とが備えられる。制御手段は、電気機器に電流が流れている状態において、第1の冷却装置および第2の冷却装置のいずれか一方の冷却装置を常時作動させるとともに、他方の冷却装置の作動状態を検出された情報に基づいて制御するための手段を含む。
第18の発明に係る制御装置においては、第17の発明の構成に加えて、情報は、現在時刻についての情報を含む。制御手段は、周囲の音量が小さいと推定される時間帯に現在時刻が含まれる場合は含まれない場合に比べて、他方の冷却装置から発生する音量が小さくなるように他方の冷却装置の作動状態を制御するための手段を含む。
第19の発明に係る制御装置においては、第17の発明の構成に加えて、情報は、周囲の音量についての情報を含む。制御手段は、周囲の音量がしきい値より小さい場合は大きい場合に比べて、他方の冷却装置から発生する音量が小さくなるように他方の冷却装置の作動状態を制御するための手段を含む。
第20の発明に係る制御装置においては、第17〜19のいずれかの発明の構成に加えて、第1の冷却装置は、蓄電機構および電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却水を循環させる電動ポンプである。冷却機構には、冷却水の熱を外気に放出する放熱器が備えられる。第2の冷却装置は、蓄電機構、電気機器および放熱器の少なくともいずれかに冷却風を供給する電動ファンである。制御手段は、電動ポンプを常時作動させるとともに、電動ファンの作動状態を検出された情報に基づいて制御するための手段を含む。
第21の発明に係る制御装置においては、第20の発明の構成に加えて、電気機器は、リアクトルとスイッチング素子とを有し、スイッチング素子のオンオフ動作により入力電圧を昇降して出力するコンバータである。電動ポンプは、コンバータを冷却する冷却水を循環させる。制御手段は、電動ファンの作動状態を、検出された情報に加えて、冷却水の温度およびコンバータの温度の少なくともいずれかの温度に基づいて制御するための手段を含む。
第22〜26の発明に係る制御方法は、それぞれ第17〜22の発明に係る制御装置と同様の要件を備える。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の電気機器には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
<第1の実施の形態>
図1を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両について説明する。
図1を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両について説明する。
ハイブリッド車両は、エンジン4と、モータジェネレータMG(1),MG(2)と、動力分割機構3と、車輪2とを備える。また、ハイブリッド車両は、インバータ10,20と、ECU(Electronic Control Unit)30と、駆動回路40と、ACスイッチ50と、バッテリ60とをさらに備える。
さらに、ハイブリッド車両は、電源ラインPLと、接地ラインGLと、コンデンサ62と、U相ラインUL(1),UL(2)と、V相ラインVL(1),VL(2)と、W相ラインWL(1),WL(2)と、電圧センサ80と、電流センサ82,84と、回転角センサ86,88とをさらに備える。また、さらに、ハイブリッド車両は、電力ラインACL(1),ACL(2)と、コネクタ70とをさらに備える。
このハイブリッド車両は、エンジン4およびモータジェネレータMG(2)を動力源として走行する。動力分割機構3は、エンジン4とモータジェネレータMG(1),MG(2)とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構3としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの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およびモータジェネレータMG(1),MG(2)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MG(1)のロータを中空としてその中心にエンジン4のクランク軸を通すことで動力分割機構3にエンジン4とモータジェネレータMG(1),MG(2)とを機械的に接続することができる。
なお、モータジェネレータMG(2)の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪2に結合されている。また、動力分割機構3の内部にモータジェネレータMG(2)の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。
そして、モータジェネレータMG(1)は、エンジン4によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン4の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両に組込まれ、モータジェネレータMG(2)は、車輪2を駆動する電動機としてハイブリッド車両に組込まれる。
バッテリ60の正極および負極は、それぞれ電源ラインPLおよび接地ラインGLに接続される。コンデンサ62は、電源ラインPLと接地ラインGLとの間に接続される。インバータ10は、U相アーム12、V相アーム14およびW相アーム16を含む。U相アーム12、V相アーム14およびW相アーム16は、電源ラインPLと接地ラインGLとの間に並列に接続される。U相アーム12は、直列に接続されたパワートランジスタ111,112からなり、V相アーム14は、直列に接続されたパワートランジスタ113,114からなり、W相アーム16は、直列に接続されたパワートランジスタ115,116からなる。パワートランジスタ111〜116には、それぞれダイオード211〜216が逆並列に接続される。
なお、上記のパワートランジスタとして、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。また、パワートランジスタに代えてパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等の電力スイッチング素子を用いてもよい。
モータジェネレータMG(1)は、3相コイル5をステータコイルとして含む。3相コイル5を形成するU相コイルU(1)、V相コイルV(1)およびW相コイルW(1)の一端は、互いに接続されて中性点N(1)を形成し、U相コイルU(1)、V相コイルV(1)およびW相コイルW(1)の他端は、インバータ10のU相アーム12、V相アーム14およびW相アーム16の各々における上下アームの接続ノードにそれぞれ接続される。
インバータ20は、U相アーム22、V相アーム24およびW相アーム26を含む。モータジェネレータMG(2)は、3相コイル6をステータコイルとして含む。インバータ20およびモータジェネレータMG(2)の構成は、それぞれインバータ10およびモータジェネレータMG(1)と同様である。
3相コイル5の中性点N(1)には、電力ラインACL(1)の一端が接続され、電力ラインACL(1)の他端は、コネクタ70に接続される。また、3相コイル6の中性点N(2)には、電力ラインACL(2)の一端が接続され、電力ラインACL(2)の他端は、コネクタ70に接続される。
バッテリ60は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。バッテリ60は、インバータ10,20へ電力を供給し、また、インバータ10および/または20によって充電される。なお、バッテリ60に代えて、大容量のキャパシタを用いてもよい。
コンデンサ62は、電源ラインPLと接地ラインGLとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ80は、コンデンサ62の端子間電圧、すなわち接地ラインGLに対する電源ラインPLの電圧VDCを検出し、その検出した電圧VDCをECU30へ出力する。
インバータ10は、駆動回路40からの駆動信号DR(1)に基づいて、バッテリ60からの直流電圧を3相交流電圧に変換し、その変換した3相交流電圧をモータジェネレータMG(1)へ出力する。また、インバータ10は、エンジン4の動力を受けてモータジェネレータMG(1)が発電した3相交流電圧を駆動回路40からの駆動信号DR(1)に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインPLへ出力する。
インバータ20は、駆動回路40からの駆動信号DR(2)に基づいて、バッテリ60からの直流電圧を3相交流電圧に変換し、その変換した3相交流電圧をモータジェネレータMG(2)へ出力する。また、インバータ20は、車両の回生制動時、車輪2からの回転力を受けてモータジェネレータMG(2)が発電した3相交流電圧を駆動回路40からの駆動信号DR(2)に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインPLへ出力する。
コネクタ70と車両外部のコネクタ94とが接続されることにより、コネクタ94に接続された車両外部の商用電源92Aからの電力がバッテリ60に供給されたり、コネクタ94に接続され、商用交流電圧で作動する電気機器92Bにバッテリ60からの電力が供給されたりする。より具体的には、コネクタ70とコネクタ94とが接続されて商用電源92Aから電力ラインACL(1),ACL(2)を経由して中性点N(1),N(2)に交流電力が与えられると、インバータ10,20は、中性点N(1),N(2)から入力される交流電力を直流電力に変換して電源ラインPLへ出力し、バッテリ60を充電する。また、電気機器92Bへの給電が要求されると、インバータ10,20は、中性点N(1),N(2)間に商用交流電圧を発生させ、中性点N(1),N(2)から電力ラインACL(1),ACL(2)を経由して電気機器92Bへ電力が供給される。
モータジェネレータMG(1),MG(2)の各々は、3相交流回転電機であり、たとえば3相交流同期電動発電機から成る。モータジェネレータMG(1)は、インバータ10によって回生駆動され、エンジン4の動力を用いて発電した3相交流電圧をインバータ10へ出力する。また、モータジェネレータMG(1)は、エンジン4の始動時、インバータ10によって力行駆動され、エンジン4をクランキングする。モータジェネレータMG(2)は、インバータ20によって力行駆動され、車輪2を駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータMG(2)は、車両の回生制動時、インバータ20によって回生駆動され、車輪2から受ける回転力を用いて発電した3相交流電圧をインバータ20へ出力する。
電流センサ82は、モータジェネレータMG(1)の各相コイルに流れるモータ電流I(1)を検出してECU30へ出力する。回転角センサ86は、モータジェネレータMG(1)のロータの回転角θ(1)を検出してECU30へ出力する。電流センサ84は、モータジェネレータMG(2)の各相コイルに流れるモータ電流I(2)を検出してECU30へ出力する。回転角センサ88は、モータジェネレータMG(2)のロータの回転角θ(2)を検出してECU30へ出力する。
ECU30は、インバータ10,20をそれぞれ制御するための信号PWI(1),PWI(2)を生成し、その生成した信号PWI(1),PWI(2)を駆動回路40へ出力する。
ここで、商用電源92Aのコネクタ94がコネクタ70に接続され、ACスイッチ50からの充電要求信号CHGに基づいて商用電源92Aからバッテリ60の充電が要求されているとき、ECU30は、中性点N(1),N(2)に与えられる商用電源92Aからの交流電力を直流電力に変換してバッテリ60を充電するようにインバータ10,20を制御する。
また、商用電源92Aのコネクタ94がコネクタ70に接続され、ACスイッチ50からの給電要求信号SUPに基づいてバッテリ60から商用電源92Aへの給電が要求されているとき、ECU30は、バッテリ60からの直流電力を交流電力に変換して中性点N(1),N(2)から商用電源92Aへ出力するようにインバータ10,20を制御する。
駆動回路40は、信号PWI(1),PWI(2)をECU30から受ける。そして、駆動回路40は、信号PWI(1)に基づいて、インバータ10のパワートランジスタ111〜116を実際にオン/オフさせるための駆動信号DR(1)を生成し、その生成した駆動信号DR(1)をパワートランジスタ111〜116のゲート電極へ出力する。また、駆動回路40は、信号PWI(2)に基づいて、インバータ20のパワートランジスタ121〜126を実際にオン/オフさせるための駆動信号DR(2)を生成し、その生成した駆動信号DR(2)をパワートランジスタ121〜126のゲート電極へ出力する。
ACスイッチ50は、商用電源92Aからバッテリ60の充電またはバッテリ60から電気機器92Bへの給電をユーザが指示するための入力装置である。ACスイッチ50は、商用電源92Aからバッテリ60の充電が指示されると、ECU30へ出力する充電要求信号CHGを活性化する。また、ACスイッチ50は、バッテリ60から電気機器92Bへの給電が指示されると、ECU30へ出力する給電要求信号SUPを活性化する。なお、ACスイッチ50は、たとえばタッチパネルや押ボタンなどから成る。
さらに、ハイブリッド車両は、冷却路100、ラジエータ110、電動ウォータポンプ(W/P)120、流路130、電動冷却ファン140を含む。
冷却路100は、内部に冷却水が流動する。冷却路100は、インバータ10,20に接触するように設けられ、インバータ10,20の熱を冷却水に積極的に伝達して、インバータ10,20を冷却する。
流路130は、冷却路100の出口側とラジエータとを接続する流路130A、ラジエータと電動ウォータポンプ120とを接続する流路130B、電動ウォータポンプ120と冷却路100の入口側とを接続する流路130Cを含む。
ラジエータ110は、内部を流れる冷却水と外気との間で熱交換を行なうことにより、冷却水を冷却する。
電動ウォータポンプ120は、ECU30に接続され、ECU30からの信号により制御される。電動ウォータポンプ120の作動により、冷却水が流路130を経由して冷却路100とラジエータ110との間を循環する。
電動冷却ファン140は、ECU30に接続され、ECU30からの信号により制御される。電動冷却ファン140は、バッテリ60の近傍に設けられる。電動冷却ファン140の作動により車両室内の空気がバッテリ60に供給され、この空気によってバッテリ60が冷却される。
さらに、ECU30には、バッテリ温度センサ150、インバータ温度センサ160、タイマ170、音量センサ180が接続される。
バッテリ温度センサ150は、バッテリ60の内部に設けられ、バッテリ60の内部の温度(以下、バッテリ温度とも記載する)を検出し、検出結果を表わす信号を、ECU30に送信する。
インバータ温度センサ160は、インバータ10とインバータ20との間に設けられ、インバータ10,20の温度(以下、インバータ温度とも記載する)を検出し、検出結果を表わす信号を、ECU30に送信する。
タイマ170は、現在の時刻を検出し、検出結果を表わす信号を、ECU30に送信する。
音量センサ180は、車両の外面に設けられ、車両周囲の音量を検出し、検出結果を表わす信号を、ECU30に送信する。
図2を参照して、ECU30の機能ブロック図について説明する。ECU30は、協調制御部32と、キャリア信号生成部34と、インバータ制御部36と、冷却制御部38とを含む。
協調制御部32は、イグニッション信号IGが非活性化されているときに充電要求信号CHGまたは給電要求信号SUPが活性化されると、キャリア信号生成部34へ出力されるモード信号MDを活性化する。なお、イグニッション信号IGは、イグニッションキーの位置に応じて変化する信号であり、非活性化されたイグニッション信号IGは、イグニッションキーがオフ位置にあることを示す。すなわち、このモード信号MDは、インバータ10,20の動作モードを示す信号であり、非活性化されたモード信号MDは、動作モードが走行モード(通常モード)であることを示し、活性化されたモード信号MDは、動作モードが充放電モードであることを示す。充放電モードになると、商用電源92Aからバッテリ60に充電電流が流れたり、バッテリ60から電気機器92Bに放電電流が流れたりする。なお、以下の説明においては、充電電流と放電電流とを区別することなく充放電電流Iとも記載する。
さらに、協調制御部32は、イグニッション信号IGが非活性化されており、かつ、ACスイッチ50からの充電要求信号CHGが活性化されているとき、インバータ制御部36へ出力される制御信号CTL(1)を活性化する。また、協調制御部32は、イグニッション信号IGが非活性化され、かつ、ACスイッチ50からの給電要求信号SUPが活性化されているとき、インバータ制御部36へ出力される制御信号CTL(2)を活性化する。
キャリア信号生成部34は、協調制御部32からのモード信号MDが非活性化されているとき、キャリア信号FC(1),FC(2)のキャリア周波数をそれぞれ走行モード用の周波数fd(1),fd(2)に設定する。また、キャリア信号生成部34は、協調制御部32からのモード信号MDが活性化されているとき、キャリア信号FC(1),FC(2)の各々のキャリア周波数を充放電モード用の周波数fcに設定する。そして、キャリア信号生成部34は、設定されたキャリア周波数を有するキャリア信号FC(1),FC(2)を生成し、その生成したキャリア信号FC(1),FC(2)をインバータ制御部36へ出力する。
なお、走行モード用のキャリア周波数fd(1),fd(2)は、パワートランジスタ111〜116,121〜126のスイッチング損失を考慮して決定され、一般的には可聴域に含まれる(たとえば数kHz〜10kHz)。一方、充放電モード用のキャリア周波数fcは、インバータ10,20からの電磁音量を低減するため、走行モード用のキャリア周波数fd(1),fd(2)よりも高く設定される。たとえば、キャリア周波数fcは、15kHzよりも高い周波数に設定され、好ましくは、非可聴域(20kHz以上)に設定される。
インバータ制御部36は、モータジェネレータMG(1)のトルク指令TR(1)、モータ電流I(1)および回転角θ(1)、電圧センサ80からの電圧VDC、ならびにキャリア信号生成部34からのキャリア信号FC(1)に基づいて、インバータ10のパワートランジスタ111〜116をオン/オフするためのPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成し、その生成したPWM信号を信号PWI(1)として駆動回路40へ出力する。また、インバータ制御部36は、モータジェネレータMG(2)のトルク指令TR2、モータ電流I(2)および回転角θ(2)、電圧VDC、ならびにキャリア信号生成部34からのキャリア信号FC(2)に基づいて、インバータ20のパワートランジスタ121〜126をオン/オフするためのPWM信号を生成し、その生成したPWM信号を信号PWI(2)として駆動回路40へ出力する。
なお、インバータ制御部36は、協調制御部32からの制御信号CTL(1)が活性化されているとき、商用電源92Aから中性点N(1),N(2)に与えられる交流電力が直流電力に変換されてバッテリ60が充電されるように信号PWI(1),PWI(2)をそれぞれ生成し、その生成した信号PWM(1),PWM(2)を駆動回路40へ出力する。
また、インバータ制御部36は、協調制御部32からの制御信号CTL(2)が活性化されているとき、電気機器92Bへ出力するための商用交流電圧が中性点N(1),N(2)間に発生するように信号PWI(1),PWI(2)をそれぞれ生成し、その生成した信号PWM(1),PWM(2)を駆動回路40へ出力する。
冷却制御部38は、協調制御部32から活性化されたモード信号MDを受信すると(すなわち充放電モードであると)、バッテリ温度、インバータ温度、時刻、車両周囲の音量などに基づいて、電動ウォータポンプ120や電動冷却ファン140の作動を制御する信号を送信する。
さらに、冷却制御部38は、電動ウォータポンプ120や電動冷却ファン140の作動状態に応じて、インバータ制御部36で生成されるPWM信号やキャリア信号生成部34で設定されるキャリア信号を変更させる。
このようなECU30の機能は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ECU30に含まれるCPU(Central Processing Unit)およびメモリ
とメモリから読み出されてCPUで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。
とメモリから読み出されてCPUで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。
図3を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるECU30が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ECU30は、充放電モードであるか否かを判断する。ECU30は、モード信号MDが活性化されている(すなわちイグニッション信号IGが非活性化されているときに充電要求信号CHGまたは給電要求信号SUPが活性化されている)と、充放電モードであると判断する。充放電モードであると(S100にてYES)、処理はS102に移される。そうでないと(S100にてNO)、この処理は終了する。
S102にて、ECU30は、現在の時刻が、周囲の音量が小さい時間帯に含まれるか否かを判断する。周囲の音量が小さい時間帯には、たとえば深夜から早朝までの時間帯が設定される。周囲の音量が小さい時間帯に含まれると(S102にてYES)、処理はS108に移される。そうでないと(S102にてNO)、処理はS104に移される。
S104にて、ECU30は、電動ウォータポンプ120を作動させる信号を電動ウォータポンプ120に送信する。S106にて、ECU30は、充放電電流Iが通常値になるようなPWM信号を生成する。
S108にて、ECU30は、電動ウォータポンプ120を停止させる信号を電動ウォータポンプ120に送信する。
S110にて、ECU30は、充放電電流Iが通常値よりも低い電流値AになるようなPWM信号を生成する。なお、電流値Aは、充放電時におけるジュール熱やスイッチング損失によって加熱されるインバータ10,20を自然冷却した場合の収束温度が、パワートランジスタ111〜116,121〜126の許容温度より低くなるように設定される。S112にて、ECU30は、PWM信号を駆動回路40に出力する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるECU30により制御される電動ウォータポンプ120およびインバータ10,20の動作について説明する。
充放電モードにおいて(S100にてYES)、充放電時刻が、周囲の音量が小さい深夜から早朝までの時間帯に含まれない場合は(S102にてNO)、電動ウォータポンプ120が作動され(S104)、充放電電流Iが通常値になるようなPWM信号が生成される(S106)。
その後、時刻が周囲の音量が小さい深夜帯になると(S102にてYES)、電動ウォータポンプ120が停止される(S108)。これにより、ユーザが充放電を開始した後に車両から離れた場合であっても、車両周囲が静寂な深夜帯になった時点で、電動ウォータポンプ120の音量を自動的に抑制することができる。
さらに、電動ウォータポンプ120の停止によるインバータ10,20の温度上昇を抑制するために、充放電電流Iが通常値よりも低い電流値AになるようなPWM信号が生成される(S110)。この電流値Aが、充放電時におけるジュール熱やスイッチング損失によって加熱されるインバータを自然冷却した場合の収束温度が、パワートランジスタ111〜116,121〜126の許容温度より低くなるように設定される。そのため、電動ウォータポンプ120を停止した場合であっても、充放電を継続しつつ、インバータ10,20の温度を許容温度より低い値に維持することができる。
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、充放電時刻が周囲の音量が小さい時間帯になると、インバータを冷却する冷却水を循環させる電動ウォータポンプが自動的に停止される。これにより、ユーザが車両に乗車していない場合であっても、車両周囲の音量に応じて、電動ウォータポンプの作動により発生する音量を抑制することができる。
なお、本実施の形態においては、図3のS108において、電動ウォータポンプ120を停止したが、本発明に係る制御装置においては、必ずしも電動ウォータポンプ120を停止することに限定されず、たとえば、電動ウォータポンプ120の作動音が車両周囲に対して大きな音量とならないレベルまで、電動ウォータポンプ120の出力を低下するようにしてもよい。
また、本実施の形態においては、図3のS110において、S106に示した充放電電流Iの通常値を低下させたが、通常値で充放電した場合にインバータ10,20の収束温度が許容温度より低くなる場合には、必ずしもS110にて充放電電流Iを低下させることに限定されない。
<第1の実施の形態の変形例>
上述の第1の実施の形態においては、インバータ10,20を冷却する冷却水を循環させる電動ウォータポンプ120の作動により発生する音量を抑制する場合について説明した。これに対し、バッテリ60を冷却する電動冷却ファン140の作動により発生する音量を抑制するようにしてもよい。すなわち、図3に示したフローチャートにおいて、S108にて電動冷却ファン140を停止し、S110にて、バッテリ60を自然冷却した場合の収束温度がバッテリ60の許容温度より低くなるように充放電電流Iを制御してもよい。これにより、ユーザが車両から離れた場合であっても、バッテリ60の温度上昇を抑制しつつ、車両周囲の音量に応じて電動冷却ファン140の作動により発生する音量を抑制することができる。
上述の第1の実施の形態においては、インバータ10,20を冷却する冷却水を循環させる電動ウォータポンプ120の作動により発生する音量を抑制する場合について説明した。これに対し、バッテリ60を冷却する電動冷却ファン140の作動により発生する音量を抑制するようにしてもよい。すなわち、図3に示したフローチャートにおいて、S108にて電動冷却ファン140を停止し、S110にて、バッテリ60を自然冷却した場合の収束温度がバッテリ60の許容温度より低くなるように充放電電流Iを制御してもよい。これにより、ユーザが車両から離れた場合であっても、バッテリ60の温度上昇を抑制しつつ、車両周囲の音量に応じて電動冷却ファン140の作動により発生する音量を抑制することができる。
<第2の実施の形態>
以下、本実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と比較して、ECU30で実行されるプログラムの制御構造のみが異なる。これら以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
以下、本実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と比較して、ECU30で実行されるプログラムの制御構造のみが異なる。これら以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図4を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるECU30が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、図4に示したフローチャートの中で、前述の図3に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
S200にて、ECU30は、音量センサ180からの信号に基づいて、車両周囲の音量を検出する。
S202にて、ECU30は、検出された音量がしきい値より小さいか否かを判断する。しきい値より小さいと(S202にてYES)、処理はS108に移される。そうでないと(S202にてNO)、処理はS104に移される。
本実施の形態に係る制御装置によれば、音量センサ180からの信号に基づいて、車両周囲の音量が検出され(S200)、検出された音量がしきい値より小さいと(S202にてYES)、電動ウォータポンプ120が停止される(S108)。これにより、ユーザが充放電を開始した後に車両から離れた場合であっても、車両周囲が静寂になった時点で、電動ウォータポンプ120の作動によって生じる音量を自動的に抑制することができる。
<第3の実施の形態>
以下、本実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と比較して、ECU30で実行されるプログラムの制御構造のみが異なる。これら以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
以下、本実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と比較して、ECU30で実行されるプログラムの制御構造のみが異なる。これら以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図5を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるECU30が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、図5に示したフローチャートの中で、前述の図3に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
S300にて、ECU30は、キャリア信号FC(1),FC(2)の各々のキャリア周波数を充放電モード用のキャリア周波数fcに設定する。
S302にて、ECU30は、キャリア信号FC(1),FC(2)の各々のキャリア周波数をfcよりも低い周波数Bに設定する。
本実施の形態に係る制御装置によれば、第1の実施の形態と同様に、時刻が周囲の音量が小さい深夜帯になると(S102にてYES)、電動ウォータポンプ120が停止される(S108)ので、車両周囲の音量に応じて電動ウォータポンプ120の音量を自動的に抑制することができる。
さらに、電動ウォータポンプ120の停止によるインバータ10,20の温度上昇を抑制するために、キャリア信号FC(1),FC(2)の各々のキャリア周波数が周波数fcよりも低い周波数Bに設定される(S302)。これにより、スイッチング損失が抑制される。そのため、電動ウォータポンプ120を停止した場合であっても、スイッチング損失に起因するインバータ10,20の温度上昇を抑制することができる。
<第4の実施の形態>
以下、本実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と比較して、ECU30で実行されるプログラムの制御構造のみが異なる。これら以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
以下、本実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と比較して、ECU30で実行されるプログラムの制御構造のみが異なる。これら以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る制御装置の構成と同じ構成である。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図6を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるECU30が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、図6に示したフローチャートの中で、前述の図3に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
S400にて、ECU30は、インバータ温度センサ160からの信号に基づいて、インバータ温度を検出する。
S402にて、ECU30は、検出されたインバータ温度がしきい値Cより高いか否かを判断する。しきい値Cより高いと(S402にてYES)、処理はS410に移される。そうでないと(S402にてNO)、処理はS404に移される。
S404にて、ECU30は、バッテリ温度センサ150からの信号に基づいて、バッテリ温度を検出する。
S406にて、ECU30は、検出されたバッテリ温度がしきい値Dより高いか否かを判断する。しきい値Dより高いと(S406にてYES)、処理はS410に移される。そうでないと(S406にてNO)、処理はS408に移される。
S408にて、ECU30は、PWM信号を駆動回路40に出力する。S410にて、ECU30は、PWM信号の出力を停止する。
本実施の形態に係る制御装置によれば、第1の実施の形態と同様に、時刻が周囲の音量が小さい深夜帯になると(S102にてYES)、電動ウォータポンプ120が停止される(S108)ので、車両周囲の音量に応じて電動ウォータポンプ120の作動により発生する音量を自動的に抑制することができる。
さらに、電動ウォータポンプ120が停止された場合(S108)であっても、インバータ温度がしきい値Cより低く(S402にてNO)、かつバッテリ温度がしきい値Dより低い場合(S406にてNO)には、PWM信号が駆動回路40に出力され(S408)、充放電電流Iが流れる。そのため、インバータ温度やバッテリ温度がしきい値を越えるまでは、充放電電流Iを低下させずに充放電を継続して、充放電時間の短縮を優先することができる。
その後、充放電によりインバータ温度がしきい値Cより高くなった時点(S402にてYES)や、バッテリ温度がしきい値Dより高くなった時点(S406にてYES)で、PWM信号の出力が停止され(S410)、充放電電流Iが流れなくなる。これにより、インバータ10,20やバッテリ60がしきい値を越えた時点で、インバータ10,20やバッテリ60の温度上昇の抑制を優先することができる。
なお、本実施の形態においては、図6のS410において、PWM信号の出力を停止したが、本発明に係る制御装置においては、必ずしもPWM信号の出力を停止することに限定されず、たとえば、S408における充放電電流Iより低下するようにPWM信号を変更するようにしてもよい。
<第5の実施の形態>
以下、本発明の第5の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、前述の第1の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成に対してコンバータ300、冷却路400および電動冷却ファン500を新たに設け、電動ウォータポンプ120と電動冷却ファン500とを、前述の第1の実施の形態に係る制御装置とは別の方法で制御するものである。それ以外の構成および処理は、前述の第1の実施の形態と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
以下、本発明の第5の実施の形態に係る制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る制御装置は、前述の第1の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成に対してコンバータ300、冷却路400および電動冷却ファン500を新たに設け、電動ウォータポンプ120と電動冷却ファン500とを、前述の第1の実施の形態に係る制御装置とは別の方法で制御するものである。それ以外の構成および処理は、前述の第1の実施の形態と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図7を参照して、本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両について説明する。
ハイブリッド車両は、コンバータ300を含む。コンバータ300は、バッテリ60とコンデンサ62との間に設けられる。
コンバータ300は、駆動回路40からの駆動信号DR(3)に基づいて、バッテリ60からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した電圧をインバータ10,20へ出力する。また、コンバータ300は、駆動回路40からの駆動信号DR(3)に基づいて、インバータ10,20からの電圧を降圧し、その降圧した電圧をバッテリ60へ出力する。
コンバータ300は、上側アーム310と、下側アーム320と、リアクトル330と、コンデンサ340とを含む。上側アーム310および下側アーム320は、それぞれ、パワートランジスタと、パワートランジスタに逆並列に接続されたダイオードとから構成される。リアクトル330は、一方端がバッテリ60の電源ラインPLに接続され、他方端が上側アーム310と下側アーム320の中間点に接続される。
ECU30は、コンバータ300を制御するための信号PWI(3)を生成し、その生成した信号PWI(3)を駆動回路40へ出力する。
駆動回路40は、信号PWI(3)をECU30から受ける。そして、駆動回路40は、信号PWI(3)に基づいて、コンバータ300の上側アーム310および下側アーム320を実際にオン/オフさせるための駆動信号DR(3)を生成し、その生成した駆動信号DR(3)を上側アーム310および下側アーム320へ出力する。
さらに、ハイブリッド車両は、冷却路400と、電動冷却ファン500とを含む。冷却路400は、流路130Aの途中に冷却路100と直列に接続されている。冷却路400は、コンバータ300に接触するように設けられ、電動ウォータポンプ120の作動によって内部を流動する冷却水によってコンバータ300を冷却する。
電動冷却ファン500は、ECU30に接続され、ECU30からの信号により制御される。電動冷却ファン500は、ラジエータ110の近傍に設けられる。電動冷却ファン500の作動により車両室内の空気がラジエータ110に供給され、この空気によってラジエータ110での熱交換が促進され、冷却水が効率よく冷却される。
さらに、コンバータ300の内部には、冷却路400の内部を流動する冷却水の温度TWを検出する温度センサ、リアクトル330の温度TREを検出する温度センサ、上側アーム310の温度TUを検出する温度センサ、下側アーム320の温度TLを検出する温度センサ(いずれも図示せず)が備えられる。これらの温度センサは、検出結果を表わす信号を、ECU30に送信する。
図8を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるECU30が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。
S500にて、ECU30は、充放電モードであるか否かを判断する。充放電モードであると(S500にてYES)、処理はS504に移される。そうでないと(S500にてNO)、処理はS502に移される。
S502にて、ECU30は、電動ウォータポンプ120を停止させる信号を電動ウォータポンプ120に送信する。
S504にて、ECU30は、電動ウォータポンプ120を作動させる信号を電動ウォータポンプ120に送信する。すなわち、ECU30は、充放電モードである場合には、電動ウォータポンプ120を常時作動させる。
S506にて、ECU30は、現在の時刻が、周囲の音量が小さい時間帯に含まれるか否かを判断する。周囲の音量が小さい時間帯には、たとえば深夜から早朝までの時間帯が設定される。周囲の音量が小さい時間帯に含まれると(S506にてYES)、処理はS508に移される。そうでないと(S506にてNO)、処理はS510に移される。
S508にて、ECU30は、電動冷却ファン500を停止させる信号を電動冷却ファン500に送信する。
S510にて、ECU30は、フラグF(TW),F(TRE),F(TU),F(TL)のうち、少なくともいずれかのフラグが「1」であるか否かを判断する。
これらのフラグF(TW),F(TRE),F(TU),F(TL)は、それぞれ、冷却路400の内部を流動する冷却水の温度TW、リアクトル330の温度TRE、上側アーム310の温度TU、下側アーム320の温度TLが、各々の許容温度を超えているか否かを判断するためのフラグであり、各々の許容温度を超えている場合に、各フラグの値が「1」に設定される。たとえば、各フラグの値は、それぞれ図9〜図12に示される態様で、「0」あるいは「1」に設定される。フラグF(TW)は、図9に示すように、冷却路400の内部を流動する冷却水の温度TWが温度t2よりも低い値から高い値に増加すると「1」に設定され、冷却水の温度TWが温度t1(<t2)よりも高い値から低い値に減少すると「0」に設定される。フラグF(TRE)は、図10に示すように、リアクトル330の温度TREが温度t4よりも低い値から高い値に増加すると「1」に設定され、リアクトル330の温度TREが温度t3(<t4)よりも高い値から低い値に減少すると「0」に設定される。フラグF(TU)は、図11に示すように、上側アーム310の温度TUが温度t6よりも低い値から高い値に増加すると「1」に設定され、上側アーム310の温度TUが温度t5(<t6)よりも高い値から低い値に減少すると「0」に設定される。フラグF(TL)は、図12に示すように、下側アーム320の温度TLが温度t8よりも低い値から高い値に増加すると「1」に設定され、下側アーム320の温度TLが温度t7(<t8)よりも高い値から低い値に減少すると「0」に設定される。各フラグのうち少なくともいずれかのフラグが「1」であると(S510にてYES)、処理はS512に移される。そうでないと(S510にてNO)、処理はS508に移される。
S512にて、ECU30は、電動冷却ファン500を作動させる信号を電動冷却ファン500に送信する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるECU30により制御される電動ウォータポンプ120および電動冷却ファン500の動作について説明する。
充放電モードである場合(S500にてYES)、作動によって生じる音量が比較的小さい電動ウォータポンプ120が常時作動される(S504)。これにより、充放電時には、インバータ10,20の冷却路100およびコンバータ300の冷却路400に冷却水が常時流動され、インバータ10,20およびコンバータ300が冷却される。
充放電時刻が周囲の音量が小さい深夜から早朝までの時間帯に含まれない場合は(S506にてNO)、フラグF(TW),F(TRE),F(TU),F(TL)のうち、少なくともいずれかのフラグが「1」である場合(S510にてYES)に、冷却水の温度TW、リアクトル330の温度TRE、上側アーム310の温度TU、下側アーム320の温度TLのいずれかが許容温度を超えていると判断されて、電動冷却ファン500が作動される(S512)。これにより、ラジエータ110での熱交換が促進されるので、冷却水およびコンバータ300の各部が許容温度を越えることを適切に抑制することができる。また、冷却水およびコンバータ300の各部が許容温度を越えていない場合(S510にてNO)には、電動冷却ファン500は停止される(S508)。そのため、電動冷却ファン500の作動音および消費電力を低減することができる。
一方、充放電時刻が周囲の音量が小さい深夜帯である場合(S506にてYES)、電動冷却ファン500が停止される(S508)。これにより、ユーザが充放電を開始した後に車両から離れた場合であっても、車両周囲が静寂な深夜帯において、作動音が比較的大きい電動冷却ファン500を自動的に停止することができる。
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、充放電モードである場合、インバータおよびコンバータを冷却する冷却水を循環させる電動ウォータポンプを常時作動させるとともに、冷却水の熱を外気に放出するラジエータに冷却風を供給する電動冷却ファンの作動状態を、充放電時の車両周囲の音量に応じて自動的に制御する。これにより、ユーザが車両に乗車していない場合であっても、電動ウォータポンプの作動によってインバータおよびコンバータを適切に冷却しつつ、電動冷却ファンの作動音を車両周囲の音量に応じて抑制することができる。
なお、本実施の形態においては、現在時刻の時間帯に基づいて車両周囲の音量を判断し、その判断検出に基づいて電動冷却ファン500を制御する場合について説明したが、これに代えて、第2の実施の形態で説明した処理と同様に車両周囲の音量を音量センサ180で検出し、その検出結果に基づいて電動冷却ファン500を制御するようにしてもよい。
また、本実施の形態においては、充放電モードにおいて、電動ウォータポンプを常時作動させ、電動冷却ファンの作動状態を車両周囲の音量に応じて制御する場合について説明したが、これとは逆に、電動冷却ファンを常時作動し、電動ポンプの作動状態を車両周囲の音量に応じて制御するようにしてもよい。すなわち、たとえば、インバータ10,20用の電動冷却ファンあるいはコンバータ300用の電動冷却ファンを新たに設け、充放電モードにおいて、インバータ10,20用の電動冷却ファン、コンバータ300用の電動冷却ファン、バッテリ60用の電動冷却ファン140の少なくともいずれかを常時作動させ、電動ウォータポンプ120の作動状態を車両周囲の音量に応じて制御するようにしてもよい。
また、本実施の形態において、インバータ10,20およびコンバータ300を冷却する冷却水を1つの電動ウォータポンプ120で循環させる場合について説明した。これに対し、インバータ10,20を冷却する冷却水を循環させる電動ウォータポンプとコンバータ300を冷却する冷却水を循環させる電動ウォータポンプとを別々に設け、これらの電動ウォータポンプを充放電モードにおいて常時作動させるようにしてもよい。また、バッテリ60の冷却構造が水冷式である場合には、バッテリ60を冷却する冷却水を循環させる電動ウォータポンプを、充放電モードにおいて常時作動させるようにしてもよい。
また、前述の第1〜5の実施の形態においては、商用電源92Aあるいは電気機器92Bが中性点N(1)および中性点N(2)に接続され、商用電源92Aあるいは電気機器92Bとバッテリ60との間の充放電が、インバータ10,20およびコンバータ300を用いて行なわれる場合について説明した。これに対し、インバータ機能とコンバータ機能とを有する充放電器を新たに設けてバッテリ60に接続し、この充放電器を用いて、商用電源92Aあるいは電気機器92Bとバッテリ60との間の充放電を行なうようにしてもよい。
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。
2 車輪、3 動力分割機構、4 エンジン、5,6 3相コイル、10,20 インバータ、12,22 U相アーム、14,24 V相アーム、16,26 W相アーム、30 ECU、32 協調制御部、34 キャリア信号生成部、36 インバータ制御部、38 冷却制御部、40 駆動回路、50 ACスイッチ、60 バッテリ、62 コンデンサ、70 コネクタ、80 電圧センサ、82,84 電流センサ、86,88 回転角センサ、92A 商用電源、92B 電気機器、94 コネクタ、100 冷却路、110 ラジエータ、111〜116,121〜126 パワートランジスタ、120 電動ウォータポンプ、130,130A,130B,130C 流路、140 電動冷却ファン、150 バッテリ温度センサ、160 インバータ温度センサ、170 タイマ、180 音量センサ、211〜216,221〜226 ダイオード、300 コンバータ、310 上側アーム、320 下側アーム、330 リアクトル、340 コンデンサ、400 冷却路、500 電動冷却ファン、ACL(1),ACL(2) 電力ライン、GL 接地ライン、MG(1),MG(2) モータジェネレータ、N(1),N(2) 中性点、PL 電源ライン、U(1) U相コイル、UL(1),UL(2) U相ライン、V(1) V相コイル、VL(1),VL(2) V相ライン、W(1) W相コイル、WL(1),WL(2) W相ライン。
Claims (26)
- 車両外部の電源からの充電および電気負荷への放電の少なくともいずれかが可能な蓄電機構と、前記車両外部の電源および前記電気負荷のいずれかと前記蓄電機構との間に電気的に接続され、前記充電および前記放電のいずれかの際に電流が流れる電気機器と、前記蓄電機構および前記電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却機構とを備えた車両の制御装置であって、
前記車両の周囲の音量に関する情報を検出するための検出手段と、
前記電気機器に電流が流れている状態において、前記検出された情報に基づいて、前記冷却機構の作動状態を制御するための制御手段とを含む、制御装置。 - 前記情報は、現在時刻についての情報であって、
前記制御手段は、前記周囲の音量が小さいと推定される時間帯に前記現在時刻が含まれる場合は含まれない場合に比べて、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態を制御するための手段を含む、請求項1に記載の制御装置。 - 前記情報は、前記周囲の音量についての情報であって、
前記制御手段は、前記周囲の音量がしきい値より小さい場合は大きい場合に比べて、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態を制御するための手段を含む、請求項1に記載の制御装置。 - 前記車両外部の電源は交流電源であり、
前記電気機器は、スイッチング素子のオンオフ動作により前記電源の交流電流を直流電流に変換するインバータである、請求項1〜3のいずれかに記載の制御装置。 - 前記制御装置は、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合はされていない場合に比べて、前記インバータにより変換される電流の値を低下させるように前記インバータを制御するための手段をさらに含む、請求項4に記載の制御装置。
- 前記制御装置は、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合はされていない場合に比べて、前記インバータのキャリア周波数を低下させるための手段をさらに含む、請求項4に記載の制御装置。
- 前記制御装置は、
前記蓄電機構の温度を検出するための手段と、
前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合において、前記蓄電機構の温度が高い場合は低い場合に比べて、前記インバータにより変換される電流の値を低下させるように前記インバータを制御するための手段をさらに含む、請求項4に記載の制御装置。 - 前記制御装置は、
前記インバータの温度を検出するための手段と、
前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合において、前記インバータの温度が高い場合は低い場合に比べて、前記インバータにより変換される電流の値を低下させるように前記インバータを制御するための手段をさらに含む、請求項4に記載の制御装置。 - 車両外部の電源からの充電および電気負荷への放電の少なくともいずれかが可能な蓄電機構と、前記車両外部の電源および前記電気負荷のいずれかと前記蓄電機構との間に電気的に接続され、前記充電および前記放電のいずれかの際に電流が流れる電気機器と、前記蓄電機構および前記電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却機構とを備えた車両の制御方法であって、
前記車両の周囲の音量に関する情報を検出する検出ステップと、
前記電気機器に電流が流れている状態において、前記検出された情報に基づいて、前記冷却機構の作動状態を制御する制御ステップとを含む、制御方法。 - 前記情報は、現在時刻についての情報であって、
前記制御ステップは、前記周囲の音量が小さいと推定される時間帯に前記現在時刻が含まれる場合は含まれない場合に比べて、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態を制御するステップを含む、請求項9に記載の制御方法。 - 前記情報は、前記周囲の音量についての情報であって、
前記制御ステップは、前記周囲の音量がしきい値より小さい場合は大きい場合に比べて、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態を制御するステップを含む、請求項9に記載の制御方法。 - 前記車両外部の電源は交流電源であり、
前記電気機器は、スイッチング素子のオンオフ動作により前記電源の交流電流を直流電流に変換するインバータである、請求項9〜11のいずれかに記載の制御方法。 - 前記制御方法は、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合はされていない場合に比べて、前記インバータにより変換される電流の値を低下させるように前記インバータを制御するステップをさらに含む、請求項12に記載の制御方法。
- 前記制御方法は、前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合はされていない場合に比べて、前記インバータのキャリア周波数を低下させるステップをさらに含む、請求項12に記載の制御方法。
- 前記制御方法は、
前記蓄電機構の温度を検出するステップと、
前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合において、前記蓄電機構の温度が高い場合は低い場合に比べて、前記インバータにより変換される電流の値を低下させるように前記インバータを制御するステップをさらに含む、請求項12に記載の制御方法。 - 前記制御方法は、
前記インバータの温度を検出するステップと、
前記冷却機構から発生する音量が小さくなるように前記冷却機構の作動状態が制御されている場合において、前記インバータの温度が高い場合は低い場合に比べて、前記インバータにより変換される電流の値を低下させるように前記インバータを制御するステップをさらに含む、請求項12に記載の制御方法。 - 前記冷却機構には、第1の冷却装置と第2の冷却装置とが備えられ、
前記制御手段は、前記電気機器に電流が流れている状態において、前記第1の冷却装置および前記第2の冷却装置のいずれか一方の冷却装置を常時作動させるとともに、他方の冷却装置の作動状態を前記検出された情報に基づいて制御するための手段を含む、請求項1に記載の制御装置。 - 前記情報は、現在時刻についての情報を含み、
前記制御手段は、前記周囲の音量が小さいと推定される時間帯に前記現在時刻が含まれる場合は含まれない場合に比べて、前記他方の冷却装置から発生する音量が小さくなるように前記他方の冷却装置の作動状態を制御するための手段を含む、請求項17に記載の制御装置。 - 前記情報は、前記周囲の音量についての情報を含み、
前記制御手段は、前記周囲の音量がしきい値より小さい場合は大きい場合に比べて、前記他方の冷却装置から発生する音量が小さくなるように前記他方の冷却装置の作動状態を制御するための手段を含む、請求項17に記載の制御装置。 - 前記第1の冷却装置は、前記蓄電機構および前記電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却水を循環させる電動ポンプであり、
前記冷却機構には、前記冷却水の熱を外気に放出する放熱器が備えられ、
前記第2の冷却装置は、前記蓄電機構、前記電気機器および前記放熱器の少なくともいずれかに冷却風を供給する電動ファンであり、
前記制御手段は、前記電動ポンプを常時作動させるとともに、前記電動ファンの作動状態を前記検出された情報に基づいて制御するための手段を含む、請求項17〜19のいずれかに記載の制御装置。 - 前記電気機器は、リアクトルとスイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子のオンオフ動作により入力電圧を昇降して出力するコンバータであり、
前記電動ポンプは、前記コンバータを冷却する冷却水を循環させ、
前記制御手段は、前記電動ファンの作動状態を、前記検出された情報に加えて、前記冷却水の温度および前記コンバータの温度の少なくともいずれかの温度に基づいて制御するための手段を含む、請求項20に記載の制御装置。 - 前記冷却機構には、第1の冷却装置と第2の冷却装置とが備えられ、
前記制御ステップは、前記電気機器に電流が流れている状態において、前記第1の冷却装置および前記第2の冷却装置のいずれか一方の冷却装置を常時作動させるとともに、他方の冷却装置の作動状態を前記検出された情報に基づいて制御するステップを含む、請求項9に記載の制御方法。 - 前記情報は、現在時刻についての情報を含み、
前記制御ステップは、前記周囲の音量が小さいと推定される時間帯に前記現在時刻が含まれる場合は含まれない場合に比べて、前記他方の冷却装置から発生する音量が小さくなるように前記他方の冷却装置の作動状態を制御するステップを含む、請求項22に記載の制御方法。 - 前記情報は、前記周囲の音量についての情報を含み、
前記制御ステップは、前記周囲の音量がしきい値より小さい場合は大きい場合に比べて、前記他方の冷却装置から発生する音量が小さくなるように前記他方の冷却装置の作動状態を制御するステップを含む、請求項22に記載の制御方法。 - 前記第1の冷却装置は、前記蓄電機構および前記電気機器の少なくともいずれかを冷却する冷却水を循環させる電動ポンプであり、
前記冷却機構には、前記冷却水の熱を外気に放出する放熱器が備えられ、
前記第2の冷却装置は、前記蓄電機構、前記電気機器および前記放熱器の少なくともいずれかに冷却風を供給する電動ファンであり、
前記制御ステップは、前記電動ポンプを常時作動させるとともに、前記電動ファンの作動状態を前記検出された情報に基づいて制御するステップを含む、請求項22〜24のいずれかに記載の制御方法。 - 前記電気機器は、リアクトルとスイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子のオンオフ動作により入力電圧を昇降して出力するコンバータであり、
前記電動ポンプは、前記コンバータを冷却する冷却水を循環させ、
前記制御ステップは、前記電動ファンの作動状態を、前記検出された情報に加えて、前記冷却水の温度および前記コンバータの温度の少なくともいずれかの温度に基づいて制御するステップを含む、請求項25に記載の制御方法。
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