JP5553097B2

JP5553097B2 - 回転電機システム制御装置

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Publication number: JP5553097B2
Application number: JP2012190779A
Authority: JP
Inventors: 英司北野; 高志柳
Original assignee: Toyota Motor Corp
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Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-07-16
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Also published as: JP2013031365A

Description

本発明は、冷却媒体を用いる回転電機の回転電機システム制御装置に関する。

ハイブリッド自動車及び電気自動車など、駆動源として回転電機を用いる車両には、回転電機及び回転電機を駆動するインバータなどの駆動装置の過熱を防ぐため、通常、回転電機及び回転電機の駆動装置を冷却する冷却システムが搭載される。一般的な冷却システムは、冷却水の循環路、冷却水を循環路に循環させるポンプ、及び冷却水を冷却するラジエータを備える。

従来技術において、回転電機などの過熱による故障を防止するために、回転電機の運転温度などに基づいて回転電機の出力を制限する制御が行われることがある。例えば、特許文献１には、駆動モータ及びインバータを備える駆動システムと、この駆動システムを冷却する冷却装置と、を備える車両駆動システムにおいて、インバータの温度と冷却装置のラジエータによって冷却された冷却水の温度との差に基づいて駆動モータの出力を制限する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術において、インバータの温度と冷却水の温度との差が小さい場合は、冷却装置の冷却能力が低いと判断され、駆動モータの出力が制限される。

また、冷却システムにおける異常の発生の有無を判定する技術がある。例えば、冷却システム内の冷却水の温度を検出し、検出した温度が所定の閾値を超えている場合に冷却システムにおいて異常が発生していると判定する従来技術がある。また例えば、特許文献２には、電子機器に搭載される冷却装置において、液体冷媒を循環経路に循環させるポンプの回転数が所定の閾値を超えた場合に、冷却装置内の液体冷媒の液量が不足していると判断する技術が開示されている。

特開２００６−１４９０６４号公報特開２００６−２５０３９５号公報

特許文献１に記載の技術では、冷却水の温度を用いて求められる冷却装置の冷却能力に応じて駆動モータの出力を制限するだけで、冷却装置における異常の発生を検出することはない。したがって、特許文献１に記載の車両駆動システムにおいては、冷却装置に何らかの異常が発生して冷却水の温度が高温となった場合であっても、発生した異常に対処するための処理が行われることはない。

また、冷却システムにおいて冷却水の温度に基づいて異常の発生の有無を判定する従来技術や、特許文献２に記載の技術のような、液体冷媒を循環させるポンプの回転数に基づいて液体冷媒の液量の不足を判断する技術では、冷却システムにおける異常発生の有無は判定できるが、冷却システム中のどの部分にどのような異常が発生したかを判断することは困難である。

以下の手段は、上記課題の少なくとも１つを解決することに貢献する。

本発明に係る回転電機システム制御装置は、回転電機と、前記回転電機の駆動装置と、前記回転電機及び前記駆動装置を冷却する冷却液の循環路と、前記冷却液を前記循環路に循環させるウォータポンプと、を含む回転電機システムを制御する回転電機システム制御装置であって、前記冷却液の循環路に設けられた液温センサから取得した前記冷却液の液温と、前記ウォータポンプの回転数とに基づいて、前記駆動装置及び前記ウォータポンプを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記冷却液の液温が予め設定された閾値以上であるときに、前記ウォータポンプの回転数が前記ウォータポンプの定常運転時の回転数として予め設定された定常範囲内の値であるか、前記定常範囲の外にあるかを分類し、前記定常範囲内の場合に、前記冷却液の循環路と、前記冷却液を前記循環路に循環させるウォータポンプとを含む冷却システムに含まれる要素の中で熱交換装置に異常があると判断し、前記定常範囲の外にある場合に、予め定めた複数の回転数閾値の範囲と前記ウォータポンプの回転数とを比較し、該当する前記回転数閾値の範囲に応じて、前記熱交換装置以外の前記冷却システムに含まれる要素の異常の種類を判断する判断処理部と、前記判断された結果に基づいて、前記駆動装置及び前記ウォータポンプを制御するフェールセーフ処理部と、を有することを特徴とする。

本発明の他の１つの態様の回転電機システム制御装置において、前記フェールセーフ処理部は、前記判断処理部が前記熱交換装置に異常があると判断したときは、前記液温に基づいて決定される出力トルク制限値以下に前記回転電機の出力トルクがなるように前記駆動装置を制御することが好ましい。

また、本発明の他の１つの態様の回転電機システム制御装置において、前記駆動装置には、前記駆動装置に含まれる複数の回路素子それぞれの温度を検出する素子温度センサが設けられ、前記判断処理部は、前記ウォータポンプの回転数が、前記定常範囲の外であって、前記定常範囲よりも広い範囲として予め定めた上限値と下限値との間の上下限範囲内である場合に、前記循環路が閉塞していると判断し、前記フェールセーフ処理部は、前記複数の回路素子それぞれについて、前記駆動装置に設けられた素子温度センサから取得した温度を用いて、前記循環路において各回路素子に最も近い部分を通る冷却液の推定液温を求め、前記複数の回路素子それぞれについて求められた前記推定液温のうち最大の推定液温に基づいて決定される出力トルク制限値以下に前記回転電機の出力トルクがなるように前記駆動装置を制御することが好ましい。

このように、前記駆動装置に含まれる複数の回路素子それぞれについて求められた前記推定液温のうち最大の推定液温に基づいて前記回転電機の出力トルクを制限する態様では、前記複数の回路素子のうち最も負荷の高いと考えられる回路素子に合わせた制御が行われるので、前記駆動装置を適切に保護することができる。

本発明の他の１つの態様の回転電機システム制御装置において、前記判断処理部は、前記ウォータポンプの回転数が、前記定常範囲の外であって、前記定常範囲よりも広い範囲として予め定めた上限値と下限値との間の上下限範囲の前記上限値以上の値として予め定めた第２の閾値より大きい場合に、冷却のために十分な量の前記冷却液が前記循環路に存在しないと判断し、前記フェールセーフ処理部は、前記ウォータポンプを停止させる制御を行うことが好ましい。

本発明の他の１つの態様の回転電機システム制御装置において、前記判断処理部は、前記ウォータポンプの回転数が、０よりも大きく、かつ前記定常範囲の外であって、前記定常範囲よりも広い範囲として予め定めた上限値と下限値との間の上下限範囲の前記下限値よりも小さい値として予め設定された第３の閾値以下である場合に、前記ウォータポンプに関する異常が発生していると判断し、前記フェールセーフ処理部は、前記ウォータポンプの回転数を現在の回転数より大きくする制御を行うことが好ましい。

本発明の他の１つの態様の回転電機システム制御装置において、前記判断処理部は、前記ウォータポンプの回転数が０である場合に、前記ウォータポンプが故障していると判断し、前記フェールセーフ処理部は、前記複数の回路素子それぞれについて、前記駆動装置に設けられた素子温度センサから取得した温度を用いて、前記循環路において各回路素子に最も近い部分を通る冷却液の推定液温を求め、前記複数の回路素子それぞれについて求められた前記推定液温のうち最大の推定液温に基づいて決定される出力トルク制限値以下に前記回転電機の出力トルクがなるように前記駆動装置を制御することが好ましい。

また、本発明に係る回転電機システム制御装置において、前記制御部は、以上で示した本発明の複数の態様において行う制御を組み合わせて行ってもよい。

本発明によると、冷却システムにおいて発生した異常の種類に応じて、回転電機システムにおける適切なフェールセーフ処理を行うことができる回転電機システム制御装置を提供できる。

本発明の実施形態における回転電機システム制御装置を備える回転電機システムのブロック図である。図１のインバータ１８の構成の詳細の例を示す図である。本発明の実施形態において行われる異常判断処理の手順の例を示すフローチャートである。本発明の実施形態において行われる異常モード判断処理及びフェールセーフ処理の内容の例を示す表である。冷却液の温度に対する回転電機の許容トルク電流の例を示す図である。回路素子に流れる電流に対する素子温度上昇度の例を示す図である。

図１は、回転電機システム制御装置を備える回転電機システムの概略の例を示すブロック図である。図１に示す回転電機システムは、回転電機１６と、インバータ１８と、回転電機１６及びインバータ１８を冷却する冷却システムと、を備える。図１に示す回転電機システムが備える冷却システムは、冷却液の循環路１０、ウォータポンプ１２、及びラジエータ１４を含む。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０は、車両に搭載され、後述するように各センサの情報を基に回転電機システム及び冷却システムなどの動作を制御する制御部で、回転電機システム制御装置である。ＥＣＵ２０はマイクロコンピュータなどを用いて実現できる。ＥＣＵ２０の機能の一部が、本発明の１つの実施形態の回転電機システム制御装置又は冷却システム制御装置として機能する。

回転電機１６は、例えば、ハイブリッド自動車（HV, Hybrid Vehicle）又は電気自動車（EV, Electric Vehicle）の駆動用モータである。また、回転電機１６は、ハイブリッド自動車のエンジンに連結され、エンジンの回転力によって発電する発電機又はエンジンの始動を行うことのできる電動機として機能するモータであってもよい。なお、図１では省略して図示しているが、回転電機システムは複数の回転電機１６を備えることがある。例えば、ハイブリッド自動車に搭載される回転電機システムは、車両の駆動用モータと、エンジンの動力を受けて発電又はエンジンの始動を行うモータと、を備える。

インバータ１８は、回転電機１６の駆動装置の一部を構成する。インバータ１８は、ＥＣＵ２０からの制御信号ＰＷＭに従って、図示しない直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換して回転電機１６を駆動する。インバータ１８は、複数のモジュール部品を組み合わせて１つの集合部品（ＡＳＳＹ）として構成されることがある。例えば、インバータ１８は、回転電機１６を駆動する機能を有するインバータモジュールと、図示しない直流電源の電圧レベルの変換を行うコンバータモジュールと、を含むものであってよい。また例えば、回転電機システムが複数の回転電機１６を備える場合、インバータ１８は、各回転電機１６を駆動するインバータモジュールを含んで構成される。

図２に、回転電機システムが３つの回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備える場合のインバータ１８の例を示す。図２において、例えば、回転電機１６ａは車両の前輪を駆動する駆動用モータ、回転電機１６ｂは車両の後輪を駆動する駆動用モータ、及び回転電機１６ｃは図示しないエンジンと動力のやり取りをすることで発電又はエンジンの始動を行うモータである。図２を参照すると、インバータ１８は、回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃをそれぞれ駆動するインバータモジュールＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３を含む。インバータモジュールＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３は、それぞれ、ＥＣＵ２０からの制御信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＭ３に従って各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃを駆動する。

また、図２において、インバータ１８は、コンバータモジュールＣＮＶ１，ＣＮＶ２を含む。コンバータモジュールＣＮＶ１，ＣＮＶ２は、例えば、図示しない直流電源からの供給電圧の電圧レベルを変換し、インバータモジュールＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３や図示しない補機バッテリなどの負荷に供給したり、回転電機１６で発電された電力を直流電源に回生する降圧回路として機能したりする。コンバータモジュールＣＮＶ１，ＣＮＶ２は、それぞれ、ＥＣＵ２０からの制御信号ＳＣ１，ＳＣ２に従って作動する。回転電機システムが備える回転電機１６の個数など、回転電機システムの特性に応じてインバータ１８に含まれるモジュールの数は増減される。

再び図１を参照し、ウォータポンプ１２は、循環路１０に冷却液を循環させるポンプである。ウォータポンプ１２は、ＥＣＵ２０からの回転数指令値ＤＲに従って回転する。ラジエータ１４は、循環路１０を通る冷却液の熱を放出させて冷却液を冷却する熱交換装置である。図１を参照すると、冷却システムの循環路１０内の冷却液は、実線矢印の方向に従って、ウォータポンプ１２、回転電機１６、ラジエータ１４、及びインバータ１８の順に流れる。

以下、図１及び図２を参照して説明した回転電機システムの制御において、ＥＣＵ２０が行う処理について説明する。

ＥＣＵ２０は、回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃそれぞれの出力トルクを指定するトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３を外部ＥＣＵなどから取得する。またＥＣＵ２０は、各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃに設けられた図示しない電流センサから、各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃを流れる電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２，ＭＣＲＴ３を取得し、各コンバータモジュールＣＮＶ１，ＣＮＶ２に設けられた図示しない電流センサから、各コンバータモジュールＣＮＶ１，ＣＮＶ２に流れる電流Ｉ_CNV1，Ｉ_CNV2を取得する。

また、図２を参照すると、インバータ１８の各モジュールＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３，ＣＮＶ１，ＣＮＶ２には、各モジュール内の回路素子の温度を検出する素子温度センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅが設けられる。ＥＣＵ２０は、素子温度センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅがそれぞれ検出した各モジュール内の回路素子の温度Ｔ_INV1，Ｔ_INV2，Ｔ_INV3，Ｔ_CNV1，Ｔ_CNV2を取得する。

さらに、冷却液の循環路１０において、インバータ１８への冷却液の入口付近に、インバータ１８を通る冷却液の温度を検出する液温センサ２２が設けられる（図２）。液温センサ２２は、インバータ１８の各モジュールが発生する熱による影響を受けにくい部分に設けられる。液温センサ２２は、循環路１０において、インバータ１８付近でなく、例えばラジエータ１４からの冷却液の出口付近に設けてもよい。ＥＣＵ２０は、液温センサ２２が検出した冷却液温Ｔ_Wを取得する。

ＥＣＵ２０は、回転電機システムに設けられた各種センサなどから取得した上述の信号に基づいて、インバータ１８の各モジュールを制御する制御信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２，ＰＷＭ３，ＳＣ１，ＳＣ２を生成し、生成した信号をインバータ１８に送信する。インバータ１８の各モジュールは、ＥＣＵ２０から受信した制御信号に従って作動する。

また、ＥＣＵ２０は、ウォータポンプ１２に対して、回転数指令値ＤＲを送信する。回転数指令値ＤＲは、通常、予め設定された一定の値である。ＥＣＵ２０は、冷却液の温度を検出する液温センサ２２が検出した冷却液温Ｔ_Wに応じた回転数指令値ＤＲを送信するようにしてもよい。例えば、冷却液の温度範囲を低温、中温、及び高温の３つの範囲に分けて、各温度範囲に対応する回転数指令値ＤＲを予め設定しておき、検出された冷却液温Ｔ_Wの入る温度範囲に対応して設定された回転数指令値ＤＲをウォータポンプ１２に送信するようにしてもよい。

また、ＥＣＵ２０は、ウォータポンプ１２からウォータポンプ１２の実回転数Ｒを取得し、取得した実回転数Ｒに基づいて冷却システムについての異常判断処理を行う。以下、図３を参照し、ＥＣＵ２０が行う異常判断処理について説明する。

図３は、ＥＣＵ２０が行う異常判断処理の手順の例を示すフローチャートである。

車両の作動が開始されると、ＥＣＵ２０は、図３に示す処理を開始する。図３を参照すると、まずステップＳ１で、ＥＣＵ２０は、液温センサ２２が検出した冷却液温Ｔ_Wを取得する。次に、ステップＳ２で、ＥＣＵ２０は、取得した冷却液温Ｔ_Wが、予め設定された閾値θ_Wを超えているか否かを判定する。冷却液温Ｔ_Wが閾値θ_Wを超えていれば、処理はステップＳ３へ進み、超えていなければ、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ２で用いられる閾値θ_Wは、冷却システム内の冷却液の温度が正常であるか否かを判定するための閾値である。閾値θ_Wは、例えば回転電機システムを搭載する車両が使用される環境での外気温に基づいて決定される。例えば、外気温の最高温度が約４０℃であると考えられる地域で使用される車両に回転電機システムが搭載される場合、閾値θ_Wを６５℃に設定し、外気温の最高温度が約５０℃であると考えられる地域で使用される車両に回転電機システムが搭載される場合は７５℃に設定してもよい。外気温に基づいて決定された冷却液温の閾値に、液温センサ２２の検出誤差（例えば、１０℃）を加算した値を閾値θ_Wとして用いてもよい。

ステップＳ３で、ＥＣＵ２０は、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒを取得する。次に、ステップＳ４で、ＥＣＵ２０は、ステップＳ３で取得した実回転数Ｒに基づいて、冷却システムにおいて発生した異常の異常モードを判断する。

図４の表に、ステップＳ４で判断される異常モードの内容の例を示す。図４の表において、第１列は、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒについての条件を示す。図４の表の第２列は、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒについて、各行（１〜６）の条件が成立した場合の異常モードを示す。図４の表の第３列の内容については後に詳述する。

以下、図４を参照し、ステップＳ４における異常モード判断処理について説明する。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが、定常運転時の回転数として予め設定された定常範囲θ_NL≦Ｒ≦θ_NUの値である場合（行１）は、ステップＳ４で、ＥＣＵ２０は、冷却システムのラジエータ１４に異常が発生していると判断する。ここで、定常運転時の回転数の定常範囲θ_NL≦Ｒ≦θ_NUは、回転数指令値ＤＲに対して期待される実回転数の範囲である。例えば、定常範囲の下限値θ_NL＝（１＋０．１）ＤＲ、定常範囲の上限値θ_NU＝（１−０．１）ＤＲに設定される。ステップＳ４で実回転数Ｒが定常範囲内である場合、冷却システムにおいて、循環路１０を冷却液が循環しているにも関わらず冷却液温が上昇している状態であると考えられるので、ラジエータ１４において熱交換の異常が発生していると判断できる。例えば、ラジエータ１４のファンが故障している場合がある。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが、定常範囲より大きい値の範囲θ_H1＜Ｒ＜θ_H2の値である場合（行２）、ステップＳ４で、ＥＣＵ２０は、冷却システムの循環路１０が閉塞していると判断する。この値の範囲は、例えば、下限値θ_H1＝（１．２＋０．１）ＤＲ、上限値θ_H2＝（１．２−０．１）ＤＲに設定される。また例えば、冷却システムの循環路１０において人工的に作られた閉塞状態の下で回転数指令値ＤＲに対する実回転数を測定し、この測定値を用いて下限値θ_H1及び上限値θ_H2を決定してもよい。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが、行２の値の範囲の上限値θ_H2以上である閾値θ_H3よりも大きい場合（行３）、ステップＳ４で、ＥＣＵ２０は、冷却システムの正常動作のために十分な量の冷却液が循環路１０内に存在しないと判断する。この閾値θ_H3は、例えば、回転数指令値ＤＲの約１．５倍に設定される。閾値θ_H3は、例えば、循環路１０に冷却液を充填しない状態の下で回転数指令値ＤＲに対する実回転数Ｒを測定し、この測定値を用いて決定してもよい。ステップＳ４で実回転数Ｒが閾値θ_H3より大きい場合、例えば循環路１０からの冷却液漏れなどによって循環路１０内の冷却液が減少し、ウォータポンプ１２が空転している状態であると考えられる。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが、０より大きく、かつ定常範囲の下限値θ_NLより小さい閾値θ_L以下である場合（行４）、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で、ウォータポンプ１２に関して異常が発生していると判断する。閾値θ_Lは、例えば、回転数指令値ＤＲの０．８倍の値に設定される。また、冷却システムにおいて、循環路１０の閉塞が生じる際、循環路１０が閉塞した初期の段階ではウォータポンプ１２の回転数指令値ＤＲに対する実回転数Ｒが一時的に低下し、その後、再び実回転数Ｒが上昇することが知られている。閾値θ_Lは、この循環路１０が閉塞した初期段階に得られる実回転数Ｒよりもさらに小さい値として設定することが望ましい。閾値θ_Lを循環路１０の閉塞の初期段階における実回転数よりも小さい値に設定しておけば、ステップＳ４の異常モードの判断において、ウォータポンプ１２の異常発生を循環路１０の閉塞と区別してより精度良く判断できる。ステップＳ４で、実回転数Ｒが０＜Ｒ≦θ_Lの範囲である場合、例えば、ウォータポンプ１２のモータの軸が磨耗していて、回転数指令値ＤＲに対して期待される実回転数が得られない状態が考えられる。また例えば、ＥＣＵ２０とウォータポンプ１２とを接続する信号線における異常により、ＥＣＵ２０が送信した回転数指令値ＤＲの信号レベルより低いレベルの信号を回転数指令値ＤＲとしてウォータポンプ１２が受信している場合など、ソフトウェア上の異常が発生している場合もある。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが０である場合（行５）、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で、ウォータポンプ１２が故障していると判断する。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが行１から行５のいずれの条件も満たさない場合（行６）、ステップＳ４において、ＥＣＵ２０は異常モードの判断を保留する。例えば、実回転数Ｒが、図４の表の行４で用いられる閾値θ_Lより大きく、かつ定常範囲の下限値θ_NLより小さい場合は、実回転数Ｒは、第１行から第５行のいずれの条件も満たさない。また例えば、図４の表の行２の閾値θ_H1を定常範囲の上限値θ_NUよりも大きく設定した場合であって実回転数Ｒが定常範囲の上限値θ_NUと閾値θ_H1との間の値である場合、及び行３の閾値θ_H3を行２の閾値θ_H2よりも大きく設定した場合であって実回転数Ｒが閾値θ_H2と閾値θ_H3との間の値である場合においても、実回転数Ｒは、行１から行５のいずれの条件も満たさない。

ステップＳ４の異常モード判断処理の後、ステップＳ５において、異常モードが特定されたか否かを判定する。ＥＣＵ２０がステップＳ４で異常モードを特定していた場合（図４の表の行１から行５）、ステップＳ５において、処理はステップＳ６へ進む。ＥＣＵ２０がステップＳ４で異常モードの判断を保留していた場合（図４の表の行６）、ステップＳ５において、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ６では、ＥＣＵ２０は、回転電機システムについて、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒの条件に応じたフェールセーフ処理を行う。図４の表の第３列に、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒについて成立した条件に応じてステップＳ６で行われる処理の内容を示す。ステップＳ６で行われる処理は、ステップＳ４で判断された異常モードに適したフェールセーフ処理である。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが定常範囲（θ_NL≦Ｒ≦θ_NU）の場合（行１）、ステップＳ６で、ＥＣＵ２０は、液温センサ２２から取得した冷却液温Ｔ_Wに基づいて、回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力トルクを制限する処理を行う。ＥＣＵ２０は、例えば図５に示すような、冷却液の温度に対して回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの許容される最大のトルク電流を決定するマップを記憶装置（図示しない）に保持している。図５を参照すると、冷却液温が制限開始温度Ｔ_lim以下である場合、許容トルク電流は１００％であり、冷却液温が制限開始温度Ｔ_limを超えると、許容トルク電流は、最高温度Ｔ_maxで０％になるように線形に低下する。

ＥＣＵ２０は、図５のマップから冷却液温Ｔ_Wに対応する許容トルク電流を取得し、取得した許容トルク電流に応じて各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃに対するトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３に制限をかけた上で、各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃを制御する各制御信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＭ３を生成する。ＥＣＵ２０は、外部ＥＣＵなどから受信したトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３のうち、冷却液温Ｔ_Wに対応する許容トルク電流よりも大きいトルク指令値がある場合、そのトルク指令値として許容トルク電流の値を設定する。その後、各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃにおいて各トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３の示す出力が得られるように、各制御信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＭ３を生成してインバータ１８の各モジュールＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３に送信する。冷却液温Ｔ_Wに対応する許容トルク電流が１００％の場合は、ＥＣＵ２０は、トルク指令値の制限を行わずに、各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃにおいて、受信した各トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３の示す出力が得られるように各制御信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＭ３を生成する。

図５のマップにおいて、制限開始温度Ｔ_lim及び最高温度Ｔ_maxは、インバータ１８に含まれる回路素子の素子温度が許容される最大値を超えないように設定される。インバータ１８に含まれる回路素子については、例えば図６に示すように、その回路素子に流れる電流の値に対する素子温度上昇度ΔＴが知られており、ＥＣＵ２０は、図６に例示するような素子温度上昇度のマップを記憶装置に保持している。通常、回路素子の温度は循環路１０内の冷却液温Ｔ_Wとほぼ等しいと考えられるため、ある電流が流れたときの素子温度上昇度ΔＴと冷却液温Ｔ_Wとの和が、その電流が流れたときの回路素子の素子温度であると言える。したがって、回路素子に１００％の電流が流れたときの素子温度上昇度をΔＴ_maxとし、ΔＴ_maxと冷却液温Ｔ_wとの和がその回路素子の温度の許容最大値と等しくなるような冷却液温Ｔ_Wを、制限開始温度Ｔ_limとして設定すればよい。そうすると、冷却液温Ｔ_wが制限開始温度Ｔ_lim以下である間は、回路素子に１００％の電流を流してもその回路素子の温度は許容最大値を超えない。さらに、許容トルク電流を０％とする最高温度Ｔ_max＝Ｔ_lim＋ΔＴ_maxと設定すると、冷却液温Ｔ_Wが回路素子の温度の許容最大値に達した場合は、その回路素子に流れる電流は０、すなわち素子温度上昇度ΔＴ＝０となり、回路素子の温度はその許容最大値を超えない。

再び図４を参照し、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒがθ_H1＜Ｒ＜θ_H2である場合（行２）、ステップＳ６で、ＥＣＵ２０は、インバータ１８の各モジュールに設けられた素子温度センサ２４ａ〜２４ｅを用いて、循環路１０において各モジュールに最も近い部分を通る冷却液の推定液温を算出し、算出した推定液温に基づいて回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力トルクを制限する処理を行う。

まず、インバータ１８の各モジュールに設けられた温度センサ２４ａ〜２４ｅの検出温度と、インバータ１８の各モジュールによる電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２，ＭＣＲＴ３，Ｉ_CNV1，Ｉ_CNV2と、に基づいて、循環路１０においてインバータ１８の各モジュールに最も近い部分を通る冷却液の推定液温が算出される。ＥＣＵ２０は、電流センサから取得した電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２，ＭＣＲＴ３，Ｉ_CNV1，Ｉ_CNV2を、インバータ１８の各モジュールＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３，ＣＮＶ１、ＣＮＶ２の回路素子に流れる電流値として、例えば図６のようなマップから、各電流値に対応する各回路素子の素子温度上昇度ΔＴを求める。次に、素子温度センサ２４ａ〜２４ｅの検出温度Ｔ_INV1，Ｔ_INV2，Ｔ_INV3，Ｔ_CNV1，Ｔ_CNV2から、各素子について求めた素子温度上昇度ΔＴを減算した値を、循環路１０において各モジュールに最も近い部分を通る冷却液の推定液温とする。その後、求めた推定液温のうち最も高い推定液温に対応する許容トルク電流を図５のマップから求める。ＥＣＵ２０は、最高推定液温に対応する許容トルク電流に応じて、図４の表の行１の場合に関して説明した出力トルク制限処理と同様の処理を行い、回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力トルクを制限する。

図４の表の行２の場合（θ_H1＜Ｒ＜θ_H2）、循環路１０が閉塞していると考えられるため、循環路１０の冷却液の流れが止まった状態であると考えられる。この状態では、例えばインバータ１８の一部のモジュールが動作していて他のモジュールが動作していない場合、循環路１０において、動作しているモジュールに最も近い部分を通る冷却液の温度が、動作していないモジュールに最も近い部分を通る冷却液の温度と比較して高くなると考えられる。したがって、上記で説明した処理のように、循環路１０においてインバータ１８の各モジュールに最も近い部分を通る冷却液の推定液温を用いて回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力トルク制限処理を行うと、適切にインバータ１８及び回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃを保護することができる。

なお、循環路１０内で冷却液が正常に流れている場合は、循環路１０内の冷却液の流れが止まっている場合と比較して、循環路１０においてインバータ１８の各モジュールに最も近い部分を通る冷却液の温度の間に生じる差は小さい。したがって、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが定常範囲内である場合（行１）は、上述のように液温センサ２２が検出した冷却液温Ｔ_Wに基づいて回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力トルク制限処理が行われる。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが閾値θ_H3よりも大きい場合（行３）、ステップＳ６で、ＥＣＵ２０は、ウォータポンプ１２を停止させる制御を行う。例えば、回転数指令値ＤＲ＝０とする制御信号をウォータポンプ１２に送信する。ウォータポンプ１２を停止させることで、ウォータポンプ１２の過熱が防止される。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが０より大きく、かつ閾値θ_L以下である場合（行４）、ステップＳ６で、ＥＣＵ２０は、ウォータポンプ１２の回転数を現在の回転数より大きくする制御を行う。例えば、ＥＣＵ２０は、現在よりも大きい値の回転数指令値ＤＲをウォータポンプ１２に対して送信する。ウォータポンプ１２の回転数を上げることで冷却システムの循環路１０の冷却液流量を定常値に近づけることができる。

ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが０である場合（行５）、図４の表の行２の場合のフェールセーフ処理と同様に、ステップＳ６で、ＥＣＵ２０は、インバータ１８の各モジュールに設けられた素子温度センサ２４ａ〜２４ｅを用いて算出した推定冷却液温に基づいて、回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力トルクを制限する処理を行う。ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが０である場合の冷却システムの状態は、循環路１０内を冷却液が流れていないという点では行２の場合の冷却システムの状態と同様であるため、行２の場合と同様のフェールセーフ処理を行う。

各場合のフェールセーフ処理（図３のステップＳ６）において、ＥＣＵ２０は、特定した異常モードを図示しない表示装置に表示させる処理を行ってもよい。また、ステップＳ４で異常モードの判断を保留した場合、ステップＳ５における判定の後ステップＳ１の処理を実行する前に、ＥＣＵ２０は、冷却システムにおける異常発生を図示しない表示装置に表示させる処理を行ってもよい。

以上で説明した実施形態では、ステップＳ６のフェールセーフ処理において、ウォータポンプ１２の実回転数Ｒが定常範囲内の場合は液温センサ２２が検出した冷却液温Ｔ_Wに基づいて回転電機の出力トルク制限処理を行い、実回転数Ｒがθ_H1＜Ｒ＜θ_H2の場合及びＲ＝０の場合は素子温度センサ２４ａ〜２４ｅの検出温度を用いて算出した推定冷却液温に基づいて回転電機の出力トルク制限処理を行う。他の実施形態では、実回転数Ｒが定常範囲内である場合も、θ_H1＜Ｒ＜θ_H2の場合及びＲ＝０の場合と同様に、素子温度センサ２４ａ〜２４ｅの検出温度を用いて算出した推定液温に基づいて回転電機の出力トルク制限処理を行ってもよい。

また、以上で説明した実施形態では、素子温度センサ２４ａ〜２４ｅの検出温度を用いて算出した推定液温に基づいた回転電機の出力トルク制限処理において、算出された推定液温のうち最大の推定液温を用いて、回転電機システムが備えるすべての回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの許容トルク電流を一律に決定する。他の実施形態では、各回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃを制御する各インバータモジュールＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３に設けられた各素子温度センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃに基づいて、回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃのそれぞれについて許容トルク電流を決定し、決定した許容トルク電流に従ってそれぞれの回転電機１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力トルクを制限してもよい。

１０循環路、１２ウォータポンプ、１４ラジエータ、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ回転電機、１８インバータ、２０ＥＣＵ、２２液温センサ、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ素子温度センサ。

Claims

回転電機と、前記回転電機の駆動装置と、前記回転電機及び前記駆動装置を冷却する冷却液の循環路と、前記冷却液を前記循環路に循環させるウォータポンプとを含む回転電機システムを制御する回転電機システム制御装置であって、
前記冷却液の循環路に設けられた液温センサから取得した前記冷却液の液温と、前記ウォータポンプの回転数とに基づいて、前記駆動装置及び前記ウォータポンプを制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記冷却液の液温が予め設定された閾値以上であるときに、前記ウォータポンプの回転数が前記ウォータポンプの定常運転時の回転数として予め設定された定常範囲内の値であるか、前記定常範囲の外にあるかを分類し、前記定常範囲内の場合に、前記冷却液の循環路と、前記冷却液を前記循環路に循環させるウォータポンプとを含む冷却システムに含まれる要素の中で熱交換装置に異常があると判断し、前記定常範囲の外にある場合に、予め定めた複数の回転数閾値の範囲と前記ウォータポンプの回転数とを比較し、該当する前記回転数閾値の範囲に応じて、前記熱交換装置以外の前記冷却システムに含まれる要素の異常の種類を判断する判断処理部と、
前記判断された結果に基づいて、前記駆動装置及び前記ウォータポンプを制御するフェールセーフ処理部と、
を有することを特徴とする回転電機システム制御装置。
請求項１に記載の回転電機システム制御装置において、
前記フェールセーフ処理部は、
前記判断処理部が前記熱交換装置に異常があると判断したときは、前記液温に基づいて決定される出力トルク制限値以下に前記回転電機の出力トルクがなるように前記駆動装置を制御することを特徴とする回転電機システム制御装置。
請求項１に記載の回転電機システム制御装置において、
前記駆動装置には、前記駆動装置に含まれる複数の回路素子それぞれの温度を検出する素子温度センサが設けられ、
前記判断処理部は、
前記ウォータポンプの回転数が、前記定常範囲の外であって、前記定常範囲よりも広い範囲として予め定めた上限値と下限値との間の上下限範囲内である場合に、前記循環路が閉塞していると判断し、
前記フェールセーフ処理部は、
前記複数の回路素子それぞれについて、前記駆動装置に設けられた素子温度センサから取得した温度を用いて、前記循環路において各回路素子に最も近い部分を通る冷却液の推定液温を求め、前記複数の回路素子それぞれについて求められた前記推定液温のうち最大の推定液温に基づいて決定される出力トルク制限値以下に前記回転電機の出力トルクがなるように前記駆動装置を制御することを特徴とする回転電機システム制御装置。
請求項１に記載の回転電機システム制御装置において、
前記判断処理部は、
前記ウォータポンプの回転数が、前記定常範囲の外であって、前記定常範囲よりも広い範囲として予め定めた上限値と下限値との間の上下限範囲の前記上限値以上の値として予め定めた第２の閾値より大きい場合に、冷却のために十分な量の前記冷却液が前記循環路に存在しないと判断し、
前記フェールセーフ処理部は、
前記ウォータポンプを停止させる制御を行うことを特徴とする回転電機システム制御装置。
請求項１に記載の回転電機システム制御装置において、
前記判断処理部は、
前記ウォータポンプの回転数が、０よりも大きく、かつ前記定常範囲の外であって、前記定常範囲よりも広い範囲として予め定めた上限値と下限値との間の上下限範囲の前記下限値よりも小さい値として予め設定された第３の閾値以下である場合に、前記ウォータポンプに関する異常が発生していると判断し、
前記フェールセーフ処理部は、
前記ウォータポンプの回転数を現在の回転数より大きくする制御を行うことを特徴とする回転電機システム制御装置。
請求項１に記載の回転電機システム制御装置において、
前記判断処理部は、
前記ウォータポンプの回転数が０である場合に、前記ウォータポンプが故障していると判断し、
前記フェールセーフ処理部は、
前記複数の回路素子それぞれについて、前記駆動装置に設けられた素子温度センサから取得した温度を用いて、前記循環路において各回路素子に最も近い部分を通る冷却液の推定液温を求め、前記複数の回路素子それぞれについて求められた前記推定液温のうち最大の推定液温に基づいて決定される出力トルク制限値以下に前記回転電機の出力トルクがなるように前記駆動装置を制御することを特徴とする回転電機システム制御装置。